DE3124907C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem entfaltbaren Antennen-Netzre­ flektor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Antennen-Reflektoren werden vor allem in der Raumfahrt verwendet, da es dort darauf ankommt, in ei­ nem begrenzten Transportvolumen möglichst viel Nutzlast unterzubringen. Die Antennen werden deshalb im zusam­ mengefalteten Zustand transportiert und erst nach Errei­ chen der Umlaufbahn entfaltet. Es sind bereits die ver­ schiedensten Konstruktionen für solche Faltantennen be­ kannt, die jeweils besonders angepaßte Entfaltmechanis­ men besitzen (siehe Zeitschrift für Flugwissenschaft und Weltraumforschung, 4 (1980), Heft 5, Seiten 255 bis 267). Dort ist unter anderem ein entfaltbarer Offset-Reflektor mit den eingangs erwähnten Merkmalen beschrieben (loc. cit. Seite 264), der in zwei aufeinanderfolgenden Phasen entfaltet wird. Zunächst wirken die zwischen den Rippen­ enden angebrachten flexiblen Querverbinder, die im zu­ sammengefalteten Zustand unter Spannung stehen und nach der Entfesselung die Entfaltung des Reflektors durch Aufspreizung der radialen Rippen einleiten. Für die volle Entfaltung und Verriegelung, die für eine defi­ nierte Oberflächenform des Reflektornetzes erforderlich ist, muß ein zusätzlicher Antrieb vorgesehen werden, da auf dem letzten Stück des Entfaltweges der zunehmenden Netzspannung entgegengewirkt werden muß. Hierzu sind bei der bekannten Vorrichtung über einen Stellmotor betä­ tigte Seilzüge vorgesehen, deren konstruktive Ausbildung jedoch nicht weiter beschrieben ist.

Die an den Rippenenden angebrachten flexiblen Querverbin­ der der bekannten Reflektoranordnung sind, insbesondere wenn die Rippen im gefalteten Zustand eng aneinanderlie­ gen, außerordentlich hohen mechanischen Spannungen ausge­ setzt. Hinzu kommt, daß beim Start Vibrationsenergie in die Reflektorstruktur eingeleitet wird, die von den Quer­ verbindern zusätzlich aufgenommen werden muß. Diese außerordentlich hohen Belastungen bringen die Gefahr mit sich, daß der eine oder andere Querverbinder noch vor Beginn des Entfaltvorganges bricht und ein ordnungsge­ mäßes Entfalten somit nicht mehr gewährleistet ist.

Ein entfaltbarer Antennen-Netzreflektor der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 40 30 103 bekannt. Dieser Reflektor besitzt ebenfalls eine Anzahl von an einem Halterungsblock schwenkbar gelagerten Rippen, welche im gefalteten Zustand aneinanderliegen und im entfalteten Zustand radial auseinanderstreben. Zwischen den in sich steifen Rippen ist ein Reflek­ tornetz aufgespannt. Die Entfaltung der zunächst aneinanderliegenden radialen Rippen wird durch elastische Spannbänder, welche die Rippen­ enden verbinden, sowie durch Federn bewirkt, welche an den Rippenhalte­ rungen angreifen und die Rippen nach außen schwenken. Hinsichtlich der im gefalteten Zustand unter Vorspannung stehenden, elastischen Spannbän­ der dieses Antennen-Netzreflektors gilt das bereits oben für die fle­ xiblen Querverbinder gesagte. Auch dieser bekannte Entfaltmechanismus ist daher noch verbesserungsbedürftig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen entfaltbaren Antennen- Netzreflektor bereitzustellen, dessen Konstruktion hohen mechanischen Belastungen gewachsen ist, und bei dem ein einwandfreies Entfalten jederzeit sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gegebenen Maßnahmen gelöst.

Mit dieser Konstruktion wird erreicht, daß der Entfaltvor­ gang nunmehr in einem Zuge abläuft, und zwar durch Betätigung der Seile, die an den Kniegelenken der erfindungs­ gemäß vorgesehenen Kniehebel angreifen. Die Kniehebel sind im gefalteten Zustand im wesentlichen radial nach außen eingeknickt und werden durch die Seile, die im wesentlichen radial nach innen wirken, bis in die gestreckte Stellung gezogen, in der sie einrasten. Dadurch ist sowohl das einwandfreie Entfalten als auch die notwendige Verriegelung gesichert. Die Kniehebel stehen im gefalteten Zustand nicht unter Spannung und sind den während des Transportes auftretenden Belastungen ohne weiteres gewachsen.

Insbesondere kann die Anordnung so ausgebildet sein, daß mehreren Kniehebeln zugeordnete Seile gemeinsam betätigbar sind. Hierdurch wird bewirkt, daß der gesamte Reflektor gleichmäßig entfaltet werden kann, so daß das Reflektornetz nicht einseitig unter Spannung gerät. Die für den Entfaltungsvorgang wesentlichen Kniehebel werden vorzugsweise mit Abstand von den radial nach außen weisenden Rippenenden angebracht. Sie können dann kür­ zer ausgebildet sein, als wenn sie im Bereich der Rippenen­ den angebracht wären, und überdies sind dann die Winkel zwischen den beiden Armen der Kniehebel im gefalteten Zustand größer, wodurch der Beginn des Entfaltvorganges erleichtert wird. Demselben Zweck dient auch die als günstig anzusehende Maßnahme, zwischen den Rippen Abstands­ halter vorzusehen, so daß die Rippen im gefalteten Zustand nicht direkt aneinanderliegen. Je größer der anfängliche Abstand zwischen den Rippen ist, desto größer wird auch der Hebelwinkel und desto leichter kann der Entfaltvorgang eingeleitet werden.

Um eine in der entfalteten und verriegelten Stellung beson­ ders stabile Reflektorstruktur zu erhalten, ist zu empfeh­ len, die Rippenenden ebenfalls durch einseitig, knickbare, in ge­ streckter Stellung einrastende Kniehebel untereinander zu verbinden. Diese äußeren Kniehebel können darüber hinaus, ähnlich wie die bereits erwähnten, mit Abstand von den Rippenenden angeordneten Kniehebel, noch zusätzlich zur Unterstützung des Entfaltvorganges herangezogen werden. Dazu ist vorgesehen, an den Kniegelenken der die Rippenenden verbindenden Kniehebel ebenfalls Seile angreifen zu lassen.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und den im folgenden näher beschriebenen Ausführungsformen zu entnehmen. Es zeigt in schematischer Weise

Fig. 1 einen Antennen-Netzreflektor gemäß der Erfindung in entfaltetem Zustand,

Fig. 2 den Reflektor der Fig. 1 im zusammengefalteten Zustand,

Fig. 3 einen weiteren Antennen-Netzreflektor gemäß der Erfindung im entfalteten Zustand,

Fig. 4 den Reflektor der Fig. 3 im zusammengefalteten Zustand.

Der in Fig. 1 in stark schematisierter Weise dargestellte Netzreflektor ist mit 1 bezeichnet. Detailliert dargestellt ist nur die eine Hälfte, die andere ergibt sich daraus als spiegelbildliche Entsprechung. Der Reflektor besteht im wesentlichen aus einer zentralen Rippe 2, zu dessen beiden Seiten jeweils sich anschließenden drei weiteren Rippen 3, 4, 5 sowie je einer Abschlußrippe 6. Die Rippen 2 bis 5 sind senkrecht zur Zeichenebene fachwerkartig verstärkt und im wesentlichen flächenhaft ausgebildet, während die Abschlußrippen 6 ebenfalls fachwerkartig verstärkt sind, jedoch in Form eines Raumfachwerkes. Die Rippen sind sämtlich an einem Halterungsblock 7 befestigt, die Rippen 3 bis 6 schwenkbar. Sie bestehen beispielsweise aus kohlefaserverstärktem Kunststoff, sind daher sehr leicht und trotzdem äußerst belastungsfähig. Zwischen den Rippen 2, 4 und 6 sind ein erster sowie ein zweiter innerer Knie­ hebel 8 bzw. 9 vorgesehen, die an den Rippen angelenkt sind und deren Kniegelenke 8′ sowie 9′ in der dargestell­ ten gestreckten Hebelstellung eingerastet sind, jedoch radial nach außen eingeknickt werden können. Die radial nach außen weisenden Enden der Rippen 2 bis 6 sind durch weitere, äußere Kniehebel 10 bis 13 untereinander verbunden. Diese sind in der dargestellten Position ebenfalls eingerastet und über ihre Kniegelenke 10′ bis 13′ radial nach außen knickbar.

An den Kniegelenken 8′ bis 12′ der Kniehebel 8 bis 12 greifen insgesamt drei Seile 14, 15, 16 an. Das erste Seil 14 läuft über eine erste Ausgleichsrolle 17, das zweite Seil 15 über eine zweite Ausgleichsrolle 18 und das dritte Seil 16 über eine dritte Ausgleichsrolle 19. An den Ausgleichs­ rollen 18 und 19 greift ein viertes Seil 20 an, das über eine vierte Ausgleichsrolle 21 läuft. An dieser wiederum greift ein Zugseil 22 an, auf das mit Hilfe eines nicht dargestellten Antriebes, beispielsweise eines Motors, ein im wesentlichen radial nach innen gerichteter Zug ausgeübt werden kann.

Weiterhin sind noch einige (nicht bezifferte) Führungsrollen dargestellt, deren Funktion sich unmittelbar aus der Fig. 2 ergibt.

Die in Draufsicht erscheinenden Oberseiten der Rippen 2 bis 6 sind senkrecht zur Zeichenebene parabolisch gekrümmt und definieren in erster Näherung eine parabolische Re­ flektoroberfläche. An den Rippen ist ein (nicht dargestelltes) engmaschiges, metallisches Reflektornetz befestigt, das beispielsweise durch ein zweites, darunter angeordnetes, weitermaschiges Justiernetz sowie justierbare, beide Netze verbindende Querdrähte mit hoher Annäherung in eine parabolisch gekrümmte Form gebracht werden kann.

In Fig. 2 sind für dieselben Bauteile dieselben Beziffe­ rungsnummern wie in Fig. 1 verwendet. Die Darstellung ist insoweit noch weiter schematisiert, als die Rippen 3 bis 6 nur mehr dünn gestrichelt angedeutet und die Kniehebel 8 bis 13 dick gestrichelt gezeichnet sind, und zwar aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit. Die Rippen liegen nicht direkt aneinander, da sie durch (nicht dargestellte) Abstandshalter in einem gewissen Abstand gehalten werden. Die inneren beiden Kniehebel 8 und 9 sind somit nicht völlig zusammengefaltet, so daß auf Grund des zwischen den Hebelarmen sich öffnenden Winkels der Entfaltvorgang leichter eingeleitet werden kann. Dies geschieht dadurch, daß mit Hilfe des Zugseils 22 auf die Ausgleichsrolle 21 ein im wesentlichen radial nach innen gerichteter Zug ausgeübt wird. Dieser überträgt sich auf die Ausgleichsrollen 18 und 19 sowie 17, so daß schließlich auf die Kniegelenke der inneren sowie äußeren Kniehebel 8, 9 bzw. 10 bis 12 eine Kraft ausgeübt wird, die die Kniehebel in die gestreckte Lage zu bringen sucht.

Dadurch werden gleichzeitig die Rippen auseinanderge­ spreizt, bis schließlich die Kniehebel in ihrer gestreck­ ten Lage einrasten und die Reflektorstruktur damit verrie­ gelt ist. Der Reflektor befindet sich dann in dem in Fig. 1 dargestellten entfalteten Zustand.

Zahl und Art der Rippen entsprechen beim Ausführungs­ beispiel der Fig. 3 und 4 denen der Fig. 1 und 2. Die entsprechenden Bezifferungen sind daher übernommen worden. Das gleiche gilt für die inneren und äußeren Kniehebel 8, 9 bzw. 10 bis 13. Die Anordnung unterschei­ det sich von der der Fig. 1 und 2 im wesentlichen da­ durch, daß die inneren Kniehebel nunmehr lediglich über ein an ihren Kniegelenken 8′ bzw. 9′ angreifendes Seil 23, das über eine Ausgleichsrolle 24 läuft, unter Zug gesetzt werden, und zwar mit Hilfe eines Zugseiles 25. Die dick gestrichelt dargestellten äußeren Kniehebel 10 bis 12 werden nicht radial von innen her betätigt, son­ dern über ein peripher umlaufendes Spannseil 26. Zu dessen Führung dienen einmal an den Kniegelenken der äußeren Kniehebel 10 bis 13 gehalterte Seilführungen 27 bis 30, die als mit Laufrillen versehene hohle Schienen ausgebildet sein können, und von denen das Spannseil 26 radial außen geführt wird. Zum anderen sind an den radial nach außen gerichteten Enden der Rippen 2 bis 6 Führungsrollen 31 bis 35 schwenkbar angebracht, von denen das Spannseil 26, in radialer Richtung gesehen, innen geführt wird. Die Zug- bzw. Spannseile 25 und 26 können von beispielsweise motorgetriebenen Aufwickelvor­ richtungen 36 und 37, deren Ausbildung nicht erfindungs­ wesentlich ist, unter Zug gesetzt werden. Dies geschieht, wenn der Reflektor aus dem in Fig. 4 dargestellten, zu­ sammengefalteten Zustand in den in Fig. 3 dargestellten, entfalteten und verriegelten Zustand gebracht werden soll.

Die Darstellungsweise der Fig. 4 entspricht der der Fig. 2, die Bezifferung der der Fig. 3. Soll der Reflektor ent­ faltet werden, so wird gleichzeitig ein Zug auf das Zug­ seil 25 sowie das Spannseil 26 ausgeübt. Zur Streckung der inneren Kniehebel 8 und 9 würde an sich die Betäti­ gung des Zugseiles 25 ausreichen, der Entfaltvorgang wird jedoch durch zusätzliche Betätigung des Spannseiles 26 erleichtert und beschleunigt.

Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausgleichsrollen 21 und 24 sowie 17, 18 und 19 bewirken, daß der auf die Zugseile 22 bzw. 25 ausgeübte Zug gleichmäßig an die Kniegelenke der entsprechenden Kniehebel weitergelei­ tet wird, so daß der Entfaltvorgang ebenfalls so gleich­ förmig wie möglich abläuft.

Bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich zwar in beiden Fällen um Reflektoren vom Offset-Typ, die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, vielmehr kann sie entsprechend ohne weite­ res bei zentralsymmetrischen Reflektoren angewendet wer­ den.

Claims (10)

1. Entfaltbarer Antennen-Netzreflektor, mit einer Anzahl von an einem Halterungsblock schwenkbar gelagerten, im gefalteten Zustand an­ einanderliegenden und im entfalteten Zustand radial auseinanderstreben­ den, in sich steifen Rippen, zwischen denen ein Reflektornetz aufge­ spannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere jeweils zwei Rippen (2, 4; 4, 6) miteinander verbindende, mit ihren beiden Enden an diesen angelenkte, einseitig knickbare und in gestreckter Stel­ lung einrastende Kniehebel (8, 9) vorhanden sind, an deren Kniegelenken (8′, 9′) über Rollen (17, 19) geführte, durch Zug die Streckung der Knie­ hebel (8, 9) bewirkende Seile (14, 16) angreifen, welche gemeinsam betä­ tigbar sind.

2. Entfaltbarer Antennen-Netzreflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kniehebel (8, 9) jeweils eine der Rippen (4) mit der dazu übernächst benachbarten (2, 6) verbindet.

3. Entfaltbarer Antennen-Netzreflektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kniehebel (8, 9) mit Abstand von den radial nach außen weisenden Rippenenden angebracht sind.

4. Entfaltbarer Antennen-Netzreflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenenden ebenfalls durch einseitig knickbare, in gestreckter Stellung einrastende, weitere Kniehebel (10, 11, 12, 13) untereinander verbunden sind, und daß an den Kniegelenken (10′, 11′, 12′) dieser Kniehebel (10, 11, 12) Seile (14, 15, 16) angreifen.

5. Entfaltbarer Antennen-Netzreflektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kniegelenke (10′, 11′, 12′, 13′) der die Rippenenden verbindenden Kniehebel (10, 11, 12, 13) und die Rippenenden mit Seilführungen (27 bis 35) versehen sind und über letztere ein Spann­ seil (26) verläuft, wobei die Kniegelenke radial nach außen knickbar sind und das Spannseil von den Seilführungen (27 bis 30) der Kniegelenke radial außen und von denen (31 bis 35) der Rippenenden radial innen ge­ führt ist.

6. Entfaltbarer Antennen-Netzreflektor nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß je drei ein­ ander benachbarten Rippen (2, 3, 4; 4, 5, 6) ein innerer Kniehebel (8; 9) zugeordnet ist, dieser an den beiden äußeren der drei Rippen (2, 4; 4, 6) mit Abstand von den Rippenenden angelenkt und die jeweils mittlere Rippe (3; 5) an ihrem Ende über weitere, äußere Kniehebel (10, 11; 12, 13) mit den Enden der beiden äußeren Rippen (2, 4; 4, 6) verbunden ist.

7. Entfaltbarer Antennen-Netzreflektor nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein erstes, am Kniegelenk (8′) des inneren Kniehebels (8) angreifen­ des, über eine erste Ausgleichsrolle (17) zum Kniege­ lenk (10′) des einen der beiden anderen Kniehebel (10) laufendes Seil (14) und ein zweites an der ersten Aus­ gleichsrolle (17) angreifendes, über eine zweite Aus­ gleichsrolle (18) zum Kniegelenk (11) des anderen der beiden äußeren Kniehebel (11) verlaufendes Seil (15).

8. Entfaltbarer Antennen-Netzreflektor nach Anspruch 1, mit einer zentralen Rippe, an die zu beiden Seiten je drei weitere Rippen sowie eine Anschlußrippe anschlie­ ßen, dadurch gekennzeichnet, daß die mittleren (4) der drei Rippen (3, 4, 5) je­ weils über erste, mit Abstand von den Rippenenden angelenkte, innere Kniehebel (8) mit der zentralen Rip­ pe (2) und jeweils über zweite, mit Abstand von den eigenen Rippenenden angelenkte, innere Kniehebel (9) mit den Abschlußrippen (6) und die Enden sämtlicher Rippen (2, 3, 4, 5, 6) über weitere, äußere Kniehebel (10, 11, 12, 13) mit den jeweils benachbarten Rippenen­ den verbunden sind.

9. Entfaltbarer Antennen-Netzreflektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kniegelenken (10′, 11′, 12′) der, jeweils von der zen­ tralen Rippe (2) aus gezählt, ersten drei äußeren Knie­ hebel (10, 11, 12) Seile (14, 15, 16) angreifen, wobei das erste, dem ersten äußeren Kniehebel (10) zugeord­ nete Seil (14) über eine erste Ausgleichsrolle (17) zum Kniegelenk (8′) des ersten inneren Kniehebels (8), das zweite, dem zweiten äußeren Kniehebel (11) zugeordnete Seil (15) über eine zweite Ausgleichsrolle (18) zur er­ sten Ausgleichsrolle (17) und das dritte, dem dritten äußeren Kniehebel (12) zugeordnete Seil (16) über eine dritte Ausgleichsrolle (19) zum Kniegelenk (9′) des zwei­ ten inneren Kniehebels (9) läuft, die zweite mit der dritten Ausgleichsrolle durch ein über eine vierte Aus­ gleichsrolle (21) laufendes viertes Seil (20) verbunden ist und an der vierten Ausgleichsrolle ein eigenes Zug­ seil (22) angreift.

10. Entfaltbarer Antennen-Netzreflektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Knie­ gelenke (8′, 9′) der beiden inneren Kniehebel (8, 9) jeweils durch ein erstes, über eine Ausgleichsrolle (24) laufendes Seil (23) miteinander verbunden sind, an der Ausgleichsrolle jeweils ein Zugseil (25) angreift, die Rippenenden und die Kniegelenke der äußeren Kniehebel (10, 11, 12, 13) mit Seilführungen (27 bis 35) versehen sind und über sämtliche Seilführungen ein Spannseil (26) verläuft, wobei die äußeren Kniehe­ bel radial nach außen knickbar sind und das Spann­ seil von den Seilführungen (27 bis 30) der Kniegelenke radial außen und von denen (31 bis 35) der Rippenenden radial innen geführt ist.