DE2923535C2

DE2923535C2 - Solargenerator für Raumflugkörper

Info

Publication number: DE2923535C2
Application number: DE2923535A
Authority: DE
Inventors: Henning von Dipl.-Ing. 8000 München Bassewitz; Otto 8000 München Kabilka; Rudolf 8014 Neubiberg Schindler; Helmut Dipl.-Ing. 8011 Höhenkirchen Schweig; Rolf 8200 Rosenheim Städtler
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1979-06-09
Filing date: 1979-06-09
Publication date: 1983-12-01
Also published as: JPS5654079A; US4293731A; GB2051480B; GB2051480A; DE2923535A1; FR2458464A1; FR2458464B1; JPS6127240B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Solargenerator für Raumflugkörper, bestehend aus mehreren rechteckigen, gelenkig miteinander verbundenen Rahmen aus Faserverbundwerkstoff, die jeweils durch zwei Längsträger, zwei Querträger und mehrere, zwischen den Querträgern und parallel zu diesen angeordnete, die beiden Längsträger verbindende Hilfsträger gebildet sind, wobei in der Rahmenebene eines jeden Rahmens ein flexibles Paneellaken mit darauf angeordneten Solarzellen eingespannt ist.

Ein solcher Solargenerator ist aus der US-PS 01 101 bekanntgeworden. Hier ist zwischen zwei in Feldern unterteilte Rahmen das Trägertuch mit den Solarzellen an seinem gesamten Umfang eingespannt, wodurch sowohl im Tuch als auch im Rahmen dynamische Biegekräfte bzw. Biegeverformungen auftreten. Auch ist der fertigungstechnische Aufwand durch die Konstruktion von zwei ineinandergreifenden Schalen und dazwischenliegender wabenförmiger Verstärkung hoch.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Solargenerator der eingangs genannten Art zu schaffen, der nicht nur den fertigungstechnischen Aufwand vermindert, sondern ohne Gewichtsvergrößerung erheblich höhere 3iegebelastungen aufnehmen kann und so die auf Rahmen und Trägerluch wirkenden

ίο Kräfte weitgehend eliminiert

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch niedergelegten Maßnahmen gelöst.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist nun der Bau von Solargeneratoren möglich, die gewichtsmäßig um ein Vielfaches günstiger liegen und bei denen die Vorspannungen für das jeweilige flexible Paneellaken und die seitlich angeordneten Spannseile frei wählbar und einstellbar S'nd. Durch die Kombination von röhrenförmigen Längsträgern mit zugeordneten Hilfsträgern und durch ein mit Spanneinrichtungen gehaltenes und geführtes Solarzellen-Trägertuch bzw. Paneellaken konnte die bisher zu erzielende Grenzwertleistung von 2 kW auf fast 10 kW erhöht werden.
In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel erläutert sowie in der Zeichnung schematisch dargestellt. Die Figuren der Zeichnung zeigen

F i g. 1 eine Ansicht eines ausgefahrenen Solargenerators;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 11-11 gemäß F i g. 1;

F i g. 3 einen Ausschnitt X\ gemäß F i g. 1 in vergrößertem Maßstab;

F i g. 4 einen Querschnitt durch ein Verbindungselement der Längsträger;

F i g. 5 einen Ausschnitt Xi gemäß F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, den Querschnitt eines seitlichen Endes eines Querträgers darstellend;

Fig.6 eine Zusammenstellungsskizze eines Solargenerators.

ίο Der Solargenerator gemäß F i g. 1 setzt sich aus einem Paneellaken 13 und einem rechteckigen Rahmen 10, in den das Paneellaken 13 eingespannt ist, zusammen. Auf dem Paneellaken 13 sind die Solarzellen 20 mit den dazugehörenden elektrischen Verbindungselementen angebracht, wobei die Einteilung so getroffen ist, daß das Paneellaken 13 in einzelne Solarpaneelteile 13a unterteilt ist.

Hierbei werden alle Paneelteile 13a zusammen von dem einzigen flexiblen Karbonfaserlaken gebildet, das an seinem oberen und unteren Ende in je einem Querträger 12 mittels durch Tellerfedern 16 vorspannbarer Befestigungsvorrichtung 15 gehalten und gespannt wird. Die Querträger 12 selbst sind wiederum mit Längsträgern 11 verbunden und bilden so einen geschlossenen Rahmen 10. Dieser wird entsprechend der jeweils gewünschten oder geforderten Paneelteilgröße mittels sogenannter Hilfsträger 14 unterteilt, wobei diese Hilfsträger 14 in den Längsträgern 11 gelagert sind.

Die seitlichen Enden der Querträger 12 weisen Zentrierstücke 21, 22 auf, in denen die Schwenkbolzen 23 für die Schwenkhebel 24 lagern. Damit sind Schwenklager gebildet, die — wie die Fig. 6 veranschaulicht — mehrere Paneelrahmen 10 zu einem

b5 Sohirgenerator zusammenfassen bzw. aneinanderreihen.

Die Rahmen 10 mit den Hilfsträger!! 14 werden aus Faserverbundwerkstoff gebildet, wobei die Faserrich-

tung jeweils in die einwirkende Kraftrichtung gelegt wird. Während für die Quer- und Hilfsträger 12,14 eine rechteckige Querschnittsform gewählt wird, erweist es sich für die Längsträger 11 als vorteilhaft, wenn diese einen runden Querschnitt aufweisen. Hierbei werden diese Längsträger 11 aus Einzelstreben 11a gebildet, die am einen Ende einen negativen rionus lic und am anderen Ende einen positiven Konus lift aufweisen. Beim Zusammenfügen wird jeweils zwischen dem negativen Konus lic der einen Einzelstrebe 11a und dem posifiven Konus 11Z> der anschließenden bzw. anzuschließenden Einzelstrebe 11a ein Kleber 19 angebracht, der beide Elemente miteinander verbindet Dies ist in einem Ausschnitt in der F i g. 4 gezeigt

Die Fig.5 r.eigt in vergrößertem Maßstab das Anschlußelement 21, das die Verbindung mit einem benachbarten Querträger 12 ermöglicht Hierbei ist im Wechsel — wie dies auch aus der F i g. 6 ersichtlich ist — jeweils auf der einen Seite das Anschlußelement 21 einschnittig und auf der gegenüberliegenden Seite zweischnittig, so daß also das einschnittige Anschlußelement 21 des einen Querträgers 12 in das zweischnittige Anschlußelement 21 des mit ihm zu verbindenden Nachbarquerträgers 12 eingeführt und verbolzt wird. Die Anschlußelemente 21 setzen sich aus einer Lagerbüchse 21a, einem an diese anliegenden Druckkern 21Λ und einem beide umschließenden Mantel 21c zusammen. Hierbei ist zwischen Mantel 21c und

Druckkern 216 im Bereich der Lagerbüchse 21a noch Füllmaterial 21d, dessen Faserrichtung senkrecht zur Fasernchtung des Druckkernes 216 gelagert ist angeordnet In der Fig.3 ist eine zweischnittige ■ Ausbildung des Anschlußelementes 21 angedeutet

Die Fig. 3 zeigt nun in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt X_x aus der Fig. 1 von dem Rahmen 10 und zwar ein Rahmeneck, das zwischen dem Querträger 12 und dem Längsträger 11 gebildet wird. Hier ist deutlich • sichtbar, wie die Befestigungsvorrichtungen 15 auf Tellerfedern 16 gelagert sind und so eine variabel einstellbare Vorspannung des flexiblen Paneellakens 13 gegeben ist Hierbei ist der Lakenrand 25 verstärkt was beispielsweise durch Umbördelung des Endrandes geschehen kann.

An den seitlichen Längsrändern 136 des Paneellakens 13 sind Fuhrungslaschen 17 angeordnet, die das seitlich vorbeiführende Spannseil 18 umschließen und so eine Spannung des Paneellakens 13 in Querrichtung ermöglichen. Die Spannseile 18 sind in den Querträgern 12 gehalten und können mittels Schraubengewinde in ihrer Vorspannung frei wählbar eingestellt werden

Als Werkstoff für das Paneellaken 13 hat sich eine 25 μηι starke Kunststoffolie, die mit einem Karbonfasergewebe verstärkt ist, als vorteilhaft erwiesen ebenfalls die Verstärkung der Lakenränder 25 an den Einspannenden mittels eines Karbonfasergewebes

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Solargenerator für Raumflugkörper, bestehend aus mehreren rechteckigen, gelenkig miteinander verbundenen Rahmen aus Faserverbundwerkstoff, die jeweils durch zwei Längsträger, zwei Querträger und mehrere, zwischen den Querträgern und parallel zu diesen angeordnete, die beiden Längsträger verbindende Hilfsträger gebildet sind, wobei in der Rahmenebene eines jeden Rahmens ein flexibles Paneellaken mit darauf angeordneten Solarzellen eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsträger (11) eines jeden Rahmens (10) aus mehreren röhrenförmigen Einzelstreben (lla) zusammengesetzt sind, die mittels eines Klebers (19) miteinander verbunden sind und daß an den Querträgern (12) das flexible Paneellaki-n (13) mittels einstellbarer Befestigungseinrichtungen (15) unter Vorspannung gehalten wird und entlang den Längsträgern (11) über Spannseile (18) geführt ist.

2. Solargenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenränder (13ft,) des flexiblen Paneellakens (13) mit Führungslaschen (17) für die Spannseile (18) versehen sind, die in den Querträgern (12) mit einstellbarer Vorspannung gehalten sind.

3. Solargenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstreben (HaJ an einem Ende mit einem positiven und am anderen Ende mit einem negativen Konus (11 ft, 11 c) versehen sind, und daß die Innen- bzw. die Außenflächen zweier ineinander gesteckter Konusse (lift, Wc) zweier Einzelstreben (lla^die Klebflächen bilden.

4. Solargenerator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Paneellaken (13) aus einer 25 μιη dicken mit einem Karbonfasergewebe verstärkten Kunststoff-Folie besteht.

5. Solargenerator nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (25) des Paneellakens (13) entlang der Quer- (12) und Hilfsträger (14) mittels Karbonfasergewebe versteift sind.

6. Solargenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (15) in den Querträgern (12) auf Tellerfedern (16) gelagert ist.