DE3228284A1

DE3228284A1 - Niederhaltevorrichtung fuer entfaltbare funktionselemente

Info

Publication number: DE3228284A1
Application number: DE19823228284
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Dipl.-Ing. 8000 München Ewald
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1982-07-29
Filing date: 1982-07-29
Publication date: 1984-02-09
Also published as: FR2531033A1; FR2531033B1; JPH0443040B2; DE3228284C2; US4491446A; GB8320015D0; JPS5940999A; GB2124694B; GB2124694A

Description

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Niederhaltevorrichtung für entfaltbare Funktions

elernente

Die Erfindung betrifft eine Niederhaltevorrichtung für von einem Trägerkörper aus entfaltbare Funktionselemente, mit einem am Trägerkörper vorgesehenen Gegenlager zur Abstützung der zusanunengef alteten Funktionselemente, einem am vom Gegenlager am weitesten entfernten Funktionselement angebrachten Druckstück sowie einem schwenkbaren, an seinem einen Ende auf das Druckstück aufsetzbaren Haltebügel.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der EP-OS 0 034 bekannt. Dort handelt es sich um eine Niederhaltevorrichtung für entfaltbare, Solarzellen tragende Panele für Raumflugkörper oder Satelliten. Während des Transports in den Weltraum sind die Panele zusammengefaltet und stützen sich auf einem am Raumflugkörper als Trä-"gerkörper angebrachten Gegenlager ab. Um diesen zusammengefalteten Zustand während des Fluges mit Sicherheit aufrechterhalten zu können, sind konstruktive Maßnahmen mit dem Zweck vorgesehen, die Panele mit hoher Vorspannkraft an das Gegenlager anzupressen. Dazu trägt zunächst das am weitesten vom Gegenlager entfernte Panel ein Druckstück, auf das ein schwenkbarer Haltebügel aufsetzbar ist. Die Vorspannkraft wird dann durch Anziehen einer mit dem Haltebügel verbundenen, auf das Druckstück einwirkenden Spannschraube erzeugt. Weitere konstruktive Elemente sind bei der bekannten Vorrichtung vorgesehen, um einerseits den Haltebügel in dieser Stellung verriegeln und andererseits die Verriegelung im gewünschten Moment aufheben zu können. Nach einmal erfolgter Entriegelung ist jedoch ein erneutes Verriegeln nicht mehr möglich. Es wird vielmehr vorausgesetzt, daß die einmal entfalte-

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ten Panele in dieser Stellung verbleiben.

Inzwischen ist jedoch in der Weltraumtechnik ein Stadium eingetreten, in dem vielfach wiederverwendbare Komponenten benutzt werden. So kann es durchaus erwünscht sein, einmal entfaltete Funktionselemente, wie Solarzellen tragende Panele oder auch entfaltbare Antennenelemente, nach einer gewissen Zeit wieder zusammenzufalten und in dieser Stellung erneut zu verriegeln.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Niederhaltevorrichtung der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, mit der einerseits eine hohe Vorspannkraft im Verriegelungszustand erzeugt werden kann, und die andererseits mit einfachen konstruktiven Mitteln auf zuverlässige Weise jederzeit vom Entriegelungs- in den Verriegelungszustand zurückgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch folgende konstruktive Merkmale gelöst: Einen um eine im Gegenlager gelagerte Schwenkachse mittels eines Zug oder Druck ausübenden Antriebselementes schwenkbaren Hebelarm, der an seinem der Schwenkachse abgewandten Ende über eine Gelenkachse drehbar mit dem anderen Ende des Haltebügels verbunden ist, sowie eine den Haltebügel um die Gelenkachse in Richtung auf das Druckstück hin schwenkende Feder, wobei der Hebelarm unter gleichzeitigem Herumschwenken des Haltebügels und Aufsetzen desselben auf das Druckstück durch Zug in eine seinem Totpunkt bezüglich der Schwenkachse entsprechende Verriegelungsstellung schwenkbar ist, vor deren Erreichen der Haltebügel aufgrund seiner gezielt relativ knapp bemessenen Länge unter Zugspannung gerät.

Bevor die gemäß der Erfindung vorgesehenen konstruktiven Elemente in Tätigkeit treten, ist vorausgesetzt,

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daß die Funktionselemente, insbesondere Solarzellenpanele, bereits durch einen anderen Mechanismus zusammengefaltet sind und als Stapel auf dem Gegenlager des Trägerkörpers, insbesondere der Satellitenkapsel, aufliegen. Die Erfindung ermöglicht es dann, eine vom Druckstück, das an dem bezüglich des Gegenlagers außen liegenden Funktionselement angebracht ist, zum Gegenlager, insbesondere zur Schwenkachse hin gerichte hohe Vorspannkraft zu erzeugen, die ausreichend ist, um die Funktionselemente auch bei extrem hoher mechanischer Beanspruchung, wie sie während der Start- und Landephase eines Raumflugkörpers gegeben ist, sicher festzuhalten. Dies geschieht dadurch, daß das Antriebsmittel auf den Hebelarm einen Zug ausübt, wodurch letzterer schließlich in die durch das Druckstück und die Schwenkachse gegebene Wirkungslinie einschwenkt. Gleichzeitig wird der Haltebügel durch die auf ihn einwirkende Feder in Richtung auf das Druckstück hin herumgeschwenkt und schließlich auf dieses aufgesetzt. Dies geschieht, noch bevor der Hebelarm in seine Totpunktlage eingeschwenkt ist, in der er in Richtung der oben erwähnten Wirklinie orientiert ist. In dem relativ kleinen Winkelbereich vom Aufsetzen des Hebelarms» in die Totpunktlage erfolgt eine geringe Dehnung des Haltebügels in seiner Längsrichtung, verbunden mit einer bis zum Erreichen der Totpunktlage ansteigenden, entsprechend hohen Vorspannkraft. In dieser Verriegelungsstellung liegen sowohl der Hebelarm als auch der Haltebügel, der das Druckstück, die Enden der Funktionselemente, den die Schwenkachse tragenden Teil des Gegenlagers sowie den Hebelarm beispielsweise U-rförmig umgreift, in derselben, durch Druckstück, Schwenk- sowie Gelenkachse gegebenen Eben.

Zum Entriegeln der Niederhaltevorrichtung muß jetzt

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lediglich durch das Antriebsmittel ein Druck auf den Hebelarm ausgeübt werden, so daß dieser wieder aus seiner Totpunktlage herausschwenken kann. Dies ist zunächst mit einem Abbau der Vorspannkraft verbunden, und einem anschließenden Abheben des Haltebügels vom Druckstück, so daß der Entfaltmechanismus für die Funktionselemente in Aktion treten kann.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, das Druckstück mit einer zum einrastenden Aufsetzen des Haltebügels bestimmten Mulde zu versehen. Weiterhin soll am Gegenlager eine schräge Anschlagfläche vorhanden sein, die nach dem durch Druck bewirkten Herausschwenken des Hebelarms aus der Verriegelungsstellung durch Kontakt mit dem anderen Ende des Haltebügels diesem eine vom Druckstück weg gerichtete Schwenkbewegung aufzwingt. Zunächst dient die Mulde dazu, den Haltebügel nach dem Aufsetzen auf dem Druckstück durch Einrasten sicherer zu verankern. Da der Haltebügel nach dem Abheben vom Druckstück durch die auf ihn einwirkende Feder noch immer im Bereich des Druckstükkes gehalten wird und so möglicherweise, nämlich in Abhängigkeit von der jeweils verwirklichten konkreten Konstruktion, beim Entfalten der Funktionselemente im Wege ist, ist es zweckmäßig dafür Sorge zu tragen, daß der Haltebügel entgegen der Federwirkung aus dem Bereich des Druckstückes herausschwenken kann. Dazu ist die erwähnte Anschlagfläche vorgesehen, die nach dem Herausschwenken des Hebelarms aus seiner Totpunktlage in einer gewissen Winkelstellung mit dem der Gelenkachse zugeordneten Ende des Haltebügels in Berührung kommt. Das Ende des Haltebügels kann zwar, zweckmäßig mit Hilfe einer an ihm angebrachten Rolle, nun an der schrägen Anschlagfläche entlaggleiten, die Schräge sollte jedoch so bemessen sein, daß gleichzeitig ein entgegen der Federkraft gerichtetes Drehmo-

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mentauf den Haltebügel ausgeübt wird, so daß dieser vom Druckstück weg schwenkt und damit die Entfaltbewegung in jedem Falle freigibt.

Als Antriebselement wird zweckmäßig eine an der Gelenkachse angreifende Zugstange verwendet, die in ihrer Längsrichtung durch eine in der Verriegelungsstellung gespannte Schraubendruckfeder belastet ist. Die Zugstange muß dann in dieser durch Federkraft belasteten Verriegelungsstellung verankerbar sein. Nach Aufhebung dieser Verankerung wirkt sofort die Schraubenfeder und übt einen Druck auf den Hebelarm aus, verbunden mit einem diesen aus der Verriegelungsstellung herausschwenkenden Drehmoment. Eine vorteilhafte Art der Betätigung der Zugstange besteht darin, daß ein motorbetriebener Seilzug verwendet wird. Der Motor muß den Seilzug sowohl anziehen als auch auslassen können, wodurch jew"eils die zur Verriegelung bzw. zur Entriegelung führende Bewegung des Hebelarms ausgelöst wird.

Die Niederhaltevorrichtung gemäß der Erfindung ist zwar mit besonderem Vorteil bei entfaltbaren Funktionselementen an Raumflugkörpern einsetzbar, jedoch keineswegs darauf beschränkt. Anwendungsmöglichkeiten dürften sich auch in anderen Gebieten der Technik finden, wo es darauf ankommt, entfaltbare Funktionselemente wahlweise mechanisch sicher zu verriegeln bzw. zum Entfalten freizugeben.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der einzigen Figur näher erläutert werden.

Die Figur zeigt in stark schematisierter Weise eine Niederhaltevorrichtung für entfaltbare Solarzellenpa-

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nele eines Satelliten. Dargestellt ist ein Stapel zusammengefalteter Solarzellenpanele 15, deren oberstes 15a ein Druckstück 4 trägt. Im dargestellten Zustand liegt der Stapel bereits auf einem Gegenlager 3 auf, das Teil des nicht dargestellten, als Trägerkörper fungierenden Satellitenkörpers ist. Die einzelnen Solarzellenpanele 15 enden links in Vorsprüngen 16, die im Vergleich zu den übrigen Bereichen der Panele eine verhältnismäßig geringe Ausdehnung senkrecht zur Zeichenebene besitzen. Die Panele können untereinander· und im Gegenlager mit Hilfe geeignet geformter Nocken 17 und entsprechender Vertiefungen einrasten. Am Gegenlager 3 ist eine Schwenkachse 6 gelagert, um die wiederum ein Hebelarm 7 schwenkbar ist. Dieser ist über eine Gelenkachse 8 mit einem in etwa U-förmigen Haltebügel 5 drehbar verbunden, dessen senkrecht zur Zeichenebene orientierter Querschenkel 18 dazu bestimmt ist, in einer Mulde 14 des Druckstückes 4 aufzusetzen und auf letzteres eine nach unten, nämlich in Richtung auf das Gegenlager 3 bzw. die Schwenkachse 6 wirkende Kraft auszuüben. Ein am Druckstück 4 vorgesehener Anschlagsteg 14a sorgt dafür, daß der Querschenkel 18 nicht über die Mulde 14 hinausschwenkt. Durcheine am Hebelarm 7 befestigte Feder 9 wird ein in Richtung auf das Druckstück 4 hin wirkendes Drehmoment auf den Haltebügel 5 ausgeübt.

An der Gelenkachse 8 greift eine Zugstange 10 an, der eine in ihrer Längsrichtung wirkende Schraubenfeder 11 zugeordnet ist. An der Zugstange 10 ist eine Hülse

19 befestigt, an der sich die Schraubenfeder 11 abstützt. Die Zugstange 10 ist weiterhin innerhalb eines Führungskolbens 21 geführt, de an einem Lagerbock

20 drehbar gehaltert ist. Der Lagerbock 20 bildet einen Teil des Gegenlagers 3·

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Als Teil des Gegenlagers 3 ist weiterhin eine schräge Anschlagfläche 12 vorgesehen, an der in der dargestellten Position eine am unteren Ende des Haltebügels 5 befestigte Rolle 13 anliegt. Die dargestellte Position entspricht der Entriegelungsstellung der Niederhaltevorrichtung. Der denSolarzellenpanelen zugeordnete, nicht dargestellte Entfaltmechanismus kann aus dieser Position heraus in Aktion treten.

Soll die Niederhaltevorrichtung bei, wie dargestellt, bereits zusammengefaltetem Panelstapel in die Verriegelungsstellung gebracht werden, so wird die Zugstange 10 nach rechts gezogen. Dies kann beispielsweise über einen motorgetriebenen Seilzug geschehen, wobei das Seil nach Erreichen der Verriegelungsstellung arretierbar ist. Die Bewegung der Zugstange 10 hat zur Folge, daß die Schraubenfeder 11 gestaucht, d. h. unter Spannung gesetzt wird. Weiterhin wird auf. den Hebelarm 7 bezüglich der Schwenkachse 6 ein Drehmoment ausgeübt, das eine entgegen dem Uhrzeigersinn orientierte Drehung desselben zur Folge hat. Im Zuge dieser Drehung verliert die Rolle 13 den Kontakt zur Anschlagfläche 12, wonach der Haltebügel 5 nunmehr unter Einwirkung der Feder 9 im .Uhrzeigersinn herumschwenken kann. Dies wird solange verhindert, wie die Rolle 13 an der Anschlagfläche 12 anliegt. Der Haltebügel schwenkt herum, bis sein Querschenkel l8 in die Mulde 14 des Druckstückes 4 einrastet. In diesem Moment ist die Drehung des Hebelarms 7 noch nicht vollendet, vielmehr ist noch ein gewisser Winkelbereich bis zu der Stellung zu durchlaufen, in der die Gelenkachse 8 genau in die durch Druckstück 4 und Schwenkachse 6 gegebene Wirkungslinie einschwenkt.

In diesem letzten Winkelbereich kann der Querschenkel

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l8 des Haltebügels 5 nicht mehr weiter nach unten ausweichen, so daß letzterer eine gewisse Dehnung erfährt, deren Ausmaß von seiner Längendimensionierung abhängt. Hierdurch wird eine Vorspannung aufgebracht, mit der der Panelstapel auf das Gegenlager 3 gepreßt wird. Als Material für den Haltebügel kommen etwa Metalle in Frage, die eine gewisse Elastizität bezüglich Längendehnung aufweisen. Die Dimensionierung muß selbstverständlich so gewählt werden, daß die auftretende maximale Dehnung nicht zum Überschreiten des Elastizitätsbereichs führt.

In der nunmehr erreichten Verriegelungsstellung liegen die Symmetrieachsen des Haltebügels 5> des Druckstücks 4> der Schwenkachse 6 sowie der Gelenkachse 8 in einer Ebene, die in der Figur durch eine gestrichelte Linie 22 angedeutet ist. Der unter Spannung stehende Haltebügel 5 ist mit seinem Querschenkel 18 in der Mulde 14 des Druckstücks 4 eingerastet und liegt an seinem unteren Teil (Flanke 23) an einer Kante 24 des Gegenlagers 3 an. Der U-förmige Haltebügel umgreift dann von beiden Enden der Gelenkachse 8 her den Hebelarm 7> den die Schwenkachse 6 tragenden Teil des Gegenlagers 3, die Vorsprünge 16 der Solarzellenpanele 15 sowie das Druckstück 4.

Um die so verriegelte Niederhaltevorrichtung wieder zu entriegeln, wird die Zugstange 10 freigegeben und durch Druck der gespannten Schraubenfeder 11 auf die. Hülse 19 nach links bewegt. Damit wird der Hebelarm 7 im Uhrzeigersinn aus der Verriegelungsstellung hei— ausgeschwenkt, wobei zunächst die den Haltebügel 5 dehnende Vorspannung abgebaut wird. Bei weiterer Drehung gerät die Rolle 13 in Kontakt zur Anschlagfläche 12, so daß nunmehr im weiteren Verlauf ein entgegen

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dem Uhrzeigersinn gerichtetes Drehmoment auf den Haltebügel resultiert. Dieser wird aus der Mulde I4 des Druckstücks 4 herausgehoben und schwenkt entgegen der durch die Feder 9 ausgeübten Kraft vom Druckstück weg, d. h. in der Figur nach links. Nunmehr kann der Entfaltmechanismus der Solarzellenpanele in Aktion treten.

- 42. .

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Claims

j/ ■ 26. JuIi 1982 BTOl El/th 9247

Niederhaltevorrichtung für entfaltbare Funktions-

el entente

Patentansprüche

Niederhaltevorrichtung für von einem Trägerkörper aus entfaltbare Funktionselemente mit einem am Trägerkörper vorgesehenen Gegenlager zur Abstützung der zusammengefalteten Funktionselemente, einem am vom Gegenlager am weitesten entfernten Funktionselement angebrachten Druckstück sowie einem schwenkbaren, an seinem einen Ende auf das Druckstück aufsetzbaren Haltebügel, gekennzeichnet durch einen um eine am Gegenlager (3) gelagerte Schwenkachse (6) mittels eines Zug oder Druck ausübenden Antriebselementes schwenkbaren Hebelarm (7)> der an seinem der Schwenkachse (6) abgewandten Ende über eine Gelenkachse (8) drehbar mit dem anderen Ende des Haltebügels (5) verbunden ist, sowie eine den Haltebügel (5) um die Gelenkachse (8) in Richtung auf das Druckstück (4) hin schwenkende Feder (9)j wobei der Hebelarm (7) unter gleichzeitigem Herumschwenken des Haltebügels (5) und Aufsetzen desselben auf das Druckstück (4) durch Zug in eine seinem Totpunkt bezüglich der Schwenkachse (6) entsprechende Verriegelungsstellung schwenkbar ist, vor deren Erreichen der Haltebügel (5) aufgrund seiner gezielt relativ knapp bemessenen Länge unter Zugspannung gerät.

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2. Niederhaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Druckstück (4) eine zum einrastenden Aufsetzen des Haltebügels (5) bestimmte Mulde (14) aufweist und am Gegenlager (3) eine schräge Anschlagfläche (12) vorgesehen ist, die nach dem durch Druck bewirkten Herausschwenken des Hebelarmes (7) aus der Verriegelungsstellung durch Kontakt mit dem anderen Ende des Haltebügels (5) diesem eine vom Druckstück (4) weg gerichtete Schwenkbewegung aufzwingt.
3. Niederhaltevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß am anderen Ende des Haltebügels (5) eine den Kontakt mit der Anschlagfläche (12) vermittelnde Rolle (13) angebracht ist.
4· Niederhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet , daß als Antriebselement eine an der Gelenkachse (8) angreifende, durch eine in der Verriegelungsstellung gespannte Schraubendruckfeder (11) belastete Zugstange (10) vorgesehen ist.
5. Niederhaltevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Zugstange (10) durch einen motorbetriebenen Seilzug tigbar ist.