DE2913449C3 - Niederhaltespannvorrichtung für Solargeneratoren von Raumflugkörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Niederhaltespannvorrichtung für Solargeneratoren von Raumflugkörpern mit einem freigebbaren Metallband zum Zusammenhalten des Stapels.

Solargeneratoren in der genannten Verwendung sind ein oder mehrere großflächige Tafeln von z, B. 2 χ 3 m Fläche, welche auf einer Seite mit Solarzellen zur Erzeugung elektrischer Energie -belegt sind. Zur Deckung des Strombedarfs eines Raumflugkörpers ist oft eine so große Solarzellenanzahl erforderlich, daß mehrere solcher Tafeln notwendig sind. Wegen der beengten Piatzverhältnisse im Träger, z. B. einer Rakete oder einer Raumfähre, werden die einzelnen Soltrgeneratoren ziehharmonikaartig übereinandergefaltet gestapelt und erst im Weltraum entfaltet

Für die Transportphase muß der Stapel gut zusammengehalten werden und fest am Raumflugkörper anliegen, da sonst beim Start unvermeidbare Vibrationen zu Beschädigungen oder Zerstörung führen können. Im Weltraum muß unter allen Bedingungen die Entfaltung der Solargeneratoren erfolgen, andernfalls schlägt die Mission fehl.

Bekannt ist es, die Tafeln mittels schwenkbarer Arme festzuhalten und zur Freigabe die Arme vom Stapel wegzuschwenken. Dieses Prinzip ist jedoch mechanisch aufwendig, da es mit vielen bewegten Teilen verbunden ist Außerdem ist es platz- und gewichtsintensiv und daher Negativposten in der Nutzlastbilanz.

Schließlich wird der Winkelweg bei mehr als 4 bis 5 Solargeneratoren unvertretbar groß, so daß dieser bekannte Niederhaltar bei einer größeren Anzahl von Solargeneratoren nicht einsetzbar ist

Aus der DE-OS 19 26 983 ist ein Raumflugkörper bekanntgeworden, bei dem die entfaltbaren Solargeneratoren mittels Haitebänder zusammengehalten werden. Die Haltebänder umschlingen den ganzen Raumflugkörper. Das bringt den Nachteil, daß bei der Freigabe der Solargeneratoren die Haltebänder in großer Länge am Raumflugkörper schwingen, so daß Beschädigungen unvermeidbar sind. Außerdem ist das System nur bei rotierenden Raumflugkörpern anwendbar. Schließlich ist die Montage am Boden umständlich, da beide Seiten der Solargeneratoren gleichzeitig gehalten werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine leichte, mil wenigen Bauteilen auskommende, platzsparende, zuverlässige Vorrichtung anzugeben, welche es gestattet, auch eine große Anzahl von Solargeneratoren niederzuhalten, mit der jeder Stapel unabhängig vom anderen zusammengehalten werden kann und die bei der Freigabe Beschädigungen des Raumflugkörpers ausschließt

Diese Aufgabe ist gelöst durch Metallbänder, welche am äußeren Solargenerator befestigt sind und in einer am Raumflugkörper angebrachten Freigabevorrichtung einhängbar und unter Zugspannung setzbar sind, und dadurch, daß die Metallbänder nach der Freigabe sich zum äußeren Befestigungspunkt am Solargenerator hin aufrollen.

Mit der Vorrichtung wird eine hochbelastbare Niederhaltung erreicht, die gleichwohl nur geringe Energie für das Freisetzen beansprucht. Nach dem Freisetzen befinden sich alle Teile ohne weiteres in einer definierten Position, so daÜ Beschädigungen und Einwirkungen auf die Bahn des Raumflugkörpers ausgeschlossen sind. Die Bedienung am Boden ist äußerst simpel und ohne aufwendige Hilfskonstruktionen zu bewerkstelligen. Der Zugang zu den einzelnen Vorrichtungen ist absolut unproblematisch.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel anhand der Figur näher erläutert. Die Figur zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausführung nach der Erfindung.

Die NiederhaUespannvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Paar 10 von Metallbändern 11, 12, einer Befestigungs- und Spannvorrichtung 13 mit linkem und rechtem Bolzen 14,15, einer auf dem Raumflugkörper montierten Freigabevorrichtung 16 und einem Bolzen 17 am unteren Ende der Metallbänder H₁IZ

Die Metallbänder U, 12 sind an ihren beiden Enden zu Schlaufen ausgeformt und werden mit diesen über die Bolzen 14, 15, 17 geschoben. Die Befestigungs- und Spannvomchtuiig 13 ist am äußeren Solargenerator 18 fest angebracht Andeutungsweise ist dort auch die Belegung mit Solarzellen 19 dargestellt Die Bolzen 14, 15 sind drehbar, damit hier das Spannen der Metallbänder 11, 12 erfolgen kann. Zwischen den Metallbändern 11,12 verbleibt ein Abstand von einigen cm, so daß die Schlaufen am unteren Ende nur soweit auf den Bolzen 17 aufgeschoben werden, daß auch dort der Abstand erhalten bleibt

Die Freigabevorrichtung 16 weist ein Gehäuse 20 mit einer Bohrung 21 auf, in der ein Kolben 22 gelagert ist Die Breite des Gehäuses 20 muß so gewählt werden, daß das Gehäuse 20 zwischen die beiden Metaiibänder it, 12 paßt Der Kolben 22 weist eine Ausnehmung 23 auf, in welche der Bolzen 17 einhängbar ist Das Gehäuse 20 seinerseits hat seitliche Ausnehmungen 24, in weiche der im Kolben 22 gelagerte Bolzen 17 eingezogen werden kann. Der Kolben 22 ist über eine Stange 25 und einen Hebelmechanismus 26 mit einem Halteseil 27 verbunden. Dieses Halteseil 27 ist Bestandteil eines nicht näher dargestellten, an sich bekannten Freigabemec'.ianimus, bei dem mehrere Niederhaltespannvorrichtungen mit dem unter Zugspannung stehenden Halteseil 27 so verbunden sind, daß nur über die Aufhebung der Zugspannung das Freisetzen der Solargeneratoren zum Entfalten erfolgen kann. Hierzu wird üblicherweise zu einem vorgewählten Zeitpunkt nach der Trennung des Raumflugkörpers von seinem Träger das Halteseil mittels pyrotechnischer Vorrichtung zerschnitten.

Der Einsatz der Vorrichtung geht so vor sich, daß zunächst die Solargeneratoren übereinander gelegt werden. Hierzu sind diese mit einer Vorrichtung ausgestattet, welche ein ziehharmonikaartiges Falten herbeiführt. Der so entstandene Stapel von dem Grunde nach beliebig vielen Solargeneratoren wird an der Raumflugkörperwand befestigt. Dazu wird das am äußeren Solargenerator 18 befestigte Metallbandpaar ausgerollt und mit dem Bolzen 17 in die Ausnehmung 23 des Kolbens 22 eingehängt Der Kolben ist in dieser Phase aus dem Gehäuse 20 ausgefahren, das Halteseil 27 ohne Spannung.

Der Kolben 22 mit dem Bolzen 17 wird in das Gehäuse 20 mit seinen Ausnehmungen 24 eingeschoben, so daß ein Entweichen der Metallbänder 11, 12 nach oben unmöglich wird. In dieser Stellung wird der Kolben 22 mittels Halteseil 27 blockiert Die Metallbänder 11, 12 werden nun mittels der Befestigungs- und Spannvorrichtung 13 unter eine Spannung von z.B. 200 kp gesetzt. Das geschieht durch Drehen der Bolzen 14,15, so daß sich die Bänder leicht aufrollen. Auf diese Weise werden die einzelnen Solargeneratoren an ihren Rahmen oder sonstigen Lagerpunkten aufeinander und auf den Raumflugkörper gedrückt und bilden mit diesem eine kompakte, gegen die Stanbeschleunigungen unempfindliche Einheit

Die Freigabe zum Entfalten der Solargeneratoren erfolgt, wie schon angedeutet, durv/t Zertrennen des Halteseils 27. Dadurch bewegt sich der Hebel 26 in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung. Unterstützt wird diese Bewegung noch dadurch, daß die Ausnehmungen 24 im Gehäuse 20 leicht schräg nach oben verlaufe0., so daß aufgrund der Spannung der Metallbänder 11, 12 eine natürliche Tendenz zum Freisetzen des Bolzens 17 vorhanden ist. Der Kolben 22 bewegt sich nach vorn und der Bolzen 17 wird frei. Die Metallbänder 11, 12 rollen sich in der strichpunktiert dargestellten Weise am äußeren Solargenerator 18 auf. Die Entfaltung kann nun vor sich gehen.

Pro Stapel werden in Abhängigkeit von dessen Abmaßen zwei bis mehrere Niederhaltespannvorrichtungen benötigt Bei einem realisierten System von 3 m Kantenlänge sind 6 Vorrichtungen ausreichend.

Das Material der Metallbänder 11, 12 ist vom Verwendungszweck abhängig. In der Raumfahrt hat sich eine Beryllium-Kupfer-Legierung bewährt, «eiche sich nach dem Verformen gut härten läßt Das System ist für extreme Temperaturen geeignet z. B. von - IjO⁰C bis + 120⁰C, ohne daß Längenänderungen zu einer unzulässigen Veränderung der Vorspannkraft führen.

Hierzu 1 BIaU Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Niederhaltespannvorrichtung für Solargeneratoren von Raumflugkörpern mit einem freigebbaren Metallband zum Zusammenhalten des Stapels, dadurch gekennzeichnet, daß Metallbänder (11, 12) am äußeren Solargenerator (18) befestigt sind und in einer am Raumflugkörper angebrachten Freigabevorrichtung (16) einhängbar und unter Zugspannung setzbar sind, und daß die Metallbänder (11, 12) nach der Freigabe sich zum äußeren Befestigungspunkt am Solargenerator (18) hin aufrollen.

2. Niederhaltespannvorrichtung nach Anspruch 1, '⁵ dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbänder (11, 12) paarweise einander zugeordnet sind und jedes Paar (10) ein gemeinsames Element zum Einhängen in eine gemeinsame Freigabevorrichtung (16) aufweist.

3. Niederhaltespannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbänder (11, 12) eines Paares (10) am äußeren Solargenerator (18) an einer Befestigungs- und Spannvorrichtung (13) mit einem linken und rechten Bolzen (14, 15) befestigt sind, daß die Metallbänder (11,12) an ihrem entgegengesetzten Ende an einem Bolzen (17) befestigt sind, und daß der Bolzen (17) in die Freigabevorrichtung (16) in seinem Bereich zwischen den Metallbändern (U, 12) einhängbar ist *>

4. Niederhaltespannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbänder (11, 12) an ihren Enden jeweils zt Schlaufen geformt sind, welche über die Bolzen (14, 15, 17) schiebbar sind. 3S

5. Niederhaltespannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Metallbänder durch Verdrehen der Bolzen (14, 15) am äußeren Solargenerator (18) aufbringbar ist

6. Niederhaltespannvorrichtung nach Anspruch 5, *° dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabevorrichtung (16) einen in einem Gehäuse (20) mit Zylinder

(21) gelagerten Kolben (22) aufweist, daß der Kolben

(22) eine Ausnehmung (23) zum Einhängen des Bolzens (17) der Metallbänder (11, 12) hat, daß das « Gehäuse (20) seitliche Ausnehmungen (24) zum Einziehen des Bolzens (17) für das Niederhalten des Stapels (28) aufweist, und daß der Kolben (22) zur Freigabe des Stapels (28) mittels Stange (25) und Hebelmechanismus (26) und Halteseil (27) aus dem ^M Gehäuse (20) ausfahrbar ist

7. Niederhaltespannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (24) im Gehäuse (20) leicht schräg nach oben verlaufen.

8. Niederhaltespannvorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabevorrichtung (16) aller Metallbänder (U, 12) eines Stapels (28) durch ein gemeinsames Halteseil (27) synchron freigebbar ist. ^Μ