DE3612680A1 - Zusammenfaltbare und entfaltbare raeumliche konstruktion - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine ein- und ausfaltbare räumliche Konstruktion mit einer Anzahl von gelenkig miteinander verbundenen, im wesentlichen steifen Stäben od. dergl. und an wenigstens einem Teil der die Stäbe od. dergl, miteinander verbindenden Gelenkpunkten angreifenden Federn, durch welche die Stäbe od. dergl. in die Ein- oder Ausfaltrichtung belastet sind.

._c Eine solche Konstruktion in Form eines Masts kann beispielsweise dazu verwendet werden, Sonnenkollektoren in der Weise daran anzubringen, daß die Kollektoren beim Einfalten der Konstruktion zusammengefaltet werden und so mit geringem Raumbedarf transportiert werden können, beispielsweise in den Weltraum, oder nach einem Aufenthalt im Weltraum wieder zurück zur Erde. Am Einsatzort, beispielsweise an einem Raumfahrzeug können die Kollektoren dann ganz oder teilweise in ihre Arbeitsstellung ausgefaltet werden. In einer flächigen Ausführungsform kann eine solche Kon-

„p. struktion dazu verwendet werden, eine tellerförmige (Parabol-)Antenne od. dergl. zu tragen, so daß eine solche Antenne aus einem Raumfahrzeug ausgefahren und in dieses eingezogen werden kann. Eine solche Konstruktion ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sich von ihr getragene Vor- _ richtungen, z.B. Sonnenkollektoren oder Antennen, durch Ein- oder Ausfalten der Konstruktion in unterschiedlichem Maß in verschiedenen Winkeln relativ zum tragenden Körper und damit auch relativ z.B. zur Erde oder zur Sonne aus richten lassen, ohne daß der tragende Körper, z.B. ein Raumfahrzeug, dazu seine Stellung zu verändern braucht.

Bekannte Konstruktionen der genannten Art mit steifen Stäben für die Ausbildung von Masten oder Scheiben weisen häufig Gelenkgliedersysteme ("lazy tong systems") auf,

woven sich Beispiele in den folgenden Patentschriften finden: FR 511 503, GB 797 376, US 3 460 992, US 3 496 687, DE 651 642, FR 2 254 176 und EU 136 985. Andere bekannte Konstruktionen weisen Stäbe auf, die an einem zwischen ihren Enden liegenden Punkt abknickbar sind, wie z.B. in US-PS 4 482 900, US-PS 4 276 726 und DE-PS 2 941 170 beschrieben. In anderen bekannten Konstruktionen für solche Zwecke ist die Länge der Stäbe teleskopartig veränderbar, wie z.B. in DE-PS 3 044 630 beschrieben. Kombinationen derartiger Systeme sind ebenfalls bekannt.

Für den Gebrauch solcher Konstruktionen im Weltraum ist es zu vermeiden, daß zum Ein- oder Ausfalten der Konstruktion oder für die Versteifung der Konstruktion im ausgefalteten

jK Zustand verwendete Kabel im ein- oder ausgefalteten Zustand der Konstruktion unter den an einem Raumfahrzeug herrschenden Bedingungen der Schwerelosigkeit schlaff werden. Aus diesem Grund sind Gliederhebelsystems etwa der in GB-PS 797 376 oder FR-PS 511 503 beschriebenen Art

2Q nicht für den Gebrauch im Weltraum geeignet.

Die US-PS 3 460 992 beschreibt eine ausfaltbare Sonnenkollektorenbatterie mit einer Tragkobstruktion in Form einer Nürnberger Schere (lazy tongs) an deren Schenkeln die einzelnen Kollektorplatten so angebracht sind, daß

jede Platte nach einer Seite der Nürnberger Schere weist, die Platten insgesamt also nach beiden Seiten weisen. In den Gelenkstellen der Schenkel der Schere sind Schraubenfedern angebracht, welche die Schenkel im Sinne des Ausfaltens der Platten belasten. Bei einer solchen Konstruk-

tion hat die Schere wegen ihrer niedrigen Bauhöhe quer zu ihrer Ausfaltrichtung nur eine geringe Biegesteifigkeit, weshalb dieses System nicht für eine Solarbatterie von größerer Länge geeignet ist. Bei einer Anordnung mit zwei zu beiden Seiten einer solchen Nürnberger Schere angeordneten Reihen von jeweils 1,5 mal 2 m großen Kollektorplatten ergibt sich im ausgefalteten Zustand der Solarbatterie eine Länge von beispielsweise 40 m. Wegen unvermeidlicher Bewegungen der Batterie werden die Schenkel nicht nur durch

Zug- und Kompressionskräfte beansprucht, sondern auch durch Biegemomente. Bei starker Durchbiegung der Batterie und unzureichender elastischer Dämpfung der Bewegungen kann die Energiegewinnung durch die Batterie unterhalb der Erwartungen bleiben. Besonders für eine sehr lange und schmale Solarbatterie mit geringer Biege- und Torsionsfestigkeit der Platten ist daher die Verwendung eines starren Masts notwendig.

2Q Das nach Art einer Nürnberger Schere arbeitende System gemäß der US-PS 3 496 687 wird durch drei Kabelzüge in Form gehalten. Durch Einholen des eine Zickzackbahn beschreibenden mittleren Kabels und gleichzeitiges Auslassen der äußeren Kabel werden die Gelenkpunkte so belang stet, daß der Mast ausgefahren wird. Die Begrenzung der ausgefahrenen Länge, das Verkürzen und ein Gewisses Biegen des ausgefahrenen Masts ist mittels der beiden äußeren Kabel bewerkstelligbar. Durch unterschiedliche Länge der Schenkel der Scherenglieder ist eine gekrümmte Konstruktion 2Q erzielbar. Die Steifigkeit dieses Masts basiert somit auf der Steifigkeit der zusammen den Mast bildenden Schenkel der Scherenglieder und/oder auf der Dehnungsfestigkeit der Kabel.

In den Konstruktionen gemäß DE 651 642, FR 2 254 176 und EP 136 985 ergibt sich die Steifigkeit der gesamten Konstruktion allein aus der Steifigkeit der Stäbe oder Glieder.

Derartige Konstruktionen nach Art einer Nürnberger Schere haben den Nachteil, daß sie keine optimal geeigneten Stellen für die Befestigung von Sonnenkollektorplatten bieten und daß nicht alle Gelenkstellen der Konstruktion für die Einleitung von äußeren Kräften verwendbar sind, was im übrigen für Konstruktionen nach Art einer Nürnberger Schere ganz allgemein zutrifft.

Von den anderen in den vorstehend genannten Patentschriften beschriebenen Konstruktionen, bei denen die Stäbe abknickbar oder teleskopartig in ihrer Länge veränderbar sind,

zeigt die US-PS 4 482 900 eine aus würfelförmigen Grundelementen aufgebaute Konstruktion, bei welcher die die Kanten des Würfels bildenden Stäbe an den Eckpunkten des Würfels gelenkig miteinander verbunden sind.

Die die Kanten der Ober- und der Unterseite bildenden Stäbe haben außerdem ein Gelenk in ihrem mittleren Bereich, während die Seitenflächen des Würfels jeweils einen Diagonalstab aufweisen und die Enden der Diagonalstäbe an den

^q Eckpunkten des Würfels gelenkig miteinander verbunden sind. Beim Einfalten dieses Grundelements bewegen sich die Stäbe der Ober- und der Unterseite in der Ebene der jeweiligen Seitenfläche, und die die Ober- mit der Unterseite verbindenden Stäbe bewegen sich in Parallelverschiebung aufein-

,g ander zu. Diese Konstruktion ist dazu ausgebildet, einmal ausgefaltet zu werden und dann seine Endform zu behalten. Unter anderem auf die mittleren Gelenke der geteilten Stäbe einwirkende Federkräfte bewirken, daß sich die geteilten Stäbe vollständig strecken und dann im gestreckten Zustand bleiben. Ein aus mehreren Grundelementen dieser Art aufgebautes Gerüst kann nicht wieder eingefaltet werden, da auf die geteilten Stäbe aller Grundelemente keine äußere Kraft ausgeübt werden kann, um sie einzufalten.

Die US-PS 4 276 726 beschreibt eine andere Konstruktion. Die Geometrie des Grundelements ist hier wiederum die eines einfaltbaren Würfels, jedoch ohne Stäbe entlang den Kanten. In den vier Seitenflächen des Würfels sind jeweils zwei Diagonalstäbe angeordnet, welche einander in der Mitte kreuzen und am Kreuzungspunkt gelenkig miteinander verbun-

den sind. Die Rückseite des Würfels weist keine Diagonalstäbe auf. An der Vorderseite sind die Diagonalstäbe an ihrem Kreuzungspunkt geteilt und dort über ein gemeinsames Gelenk miteinander verbunden. Das Gelenk ist so ausgebildet, daß es beim Zusammenfalten des Würfels aus der Ebene der Vorderseite heraustritt, so daß die geteilten Diagonalstäbe die Gestalt einer Pyramide nachbilden. Beim Ausfalten des Würfels bewegen sich die geteilten Diagonalstäbe und damit das Gelenk wieder in die Ebene der Vorderseite. Da die

die Raumform des Würfels bestimmenden Stäbe gelenkig miteinander verbunden sind, ist die Formstabilität nur dadurch erzielbar, daß das gemeinsame Gelenk mittels eines zusätzlichen Stabes festgesetzt wird. Um die Formstabilitat eines aus solchen Grundelementen aufgebauten Gerüsts zu gewährleisten, ist ein solcher zusätzlicher Stab für sämtliche Grundelemente notwendig. Dies bedeutet, daß sich das Gerüst nicht durch Lösen einer einzigen Verriegelung zusammenfalten läßt.

Ein anderes Beispiel einer aus Stäben aufgebauten Konstruktion ist in der US-PS 4 290 244 beschrieben. Das Grundelement dieses Systems ist aus scherenartige bewegbaren, steifen Stäben aufgebaut. Bei der scherenartigen

,c Bewegung sind die Stäbe zusätzlichen Querkräften unterworfen. Um den Stäben die für die notwendige Formstabilität des Grundelements ausreichende Steifigkeit zu verleihen, müssen die Stäbe daher eine größere Masse und/oder größere Außenabmessungen erhalten, als wenn sie nur Zug- und

2Q Kompressionskräften unterworfen wären. Ein charakteristischer Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Systemen besteht darin, daß nicht an allen der vorhandenen Flächen Gelenkpunkte eines Grundelements vorhanden sind und einzelne Stäbe sogar aus den Flächen hervortreten können. Dies

2g bedeutet, daß diese Konstruktion den an ein solches Gerüst zu stellenden Anforderungen nicht genügt. Ein besonderes Merkmal dieser Konstruktion besteht darin, daß sie durch Verriegelung grundsätzlich nur eines einzigen Grundelements in jeder Stellung zwischen dem nahezu vollständig einge-

₃q falteten und dem ausgefalteten Zustand fixierbar ist.

Wegen der Art und Weise des Ein- und Ausfaltens, und weil die Stäbe od. dergl. nur Zug- und Kompressionskräften und nicht oder kaum irgendwelchen Biegekräften unterworfen sind, eignen sich derartige bekannte Konstruktionen nicht optimal für Plattformen oder Traggerüste etwa für eine Antenne im Weltraum, da ein solches Traggerüst sich auf einfache Weise von einer einzigen Stelle oder von nur wenigen Stellen aus ein- und ausfalten lassen sollte, eine

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möglichst große Anzahl von Befestigungspunkten für daran anzubringende Vorrichtungen aufweisen und in Leichtbauweise erstellbar sein sollte.

|4 5 Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung einer solchen faltbaren Konstruktion, um es zu ermöglichen, daran anzubringende Vorrichtungen wie Sonnenkollektoren od. dergl. in Leichtbauweise auszuführen und dabei gleichwohl im teilweise oder vollständig ausgefalteten Zustand eine 2Q auch gegenüber Querkräften widerstandsfähige, steife Konstruktion zu erzielen, welche sich mittels möglichst einfacher Betätigungseinrichtungen ein- und ausfalten läßt und im eingefalteten Zustand so wenig Platz wie möglich beansprucht.

Ferner richtet sich die Erfindung auf den Aufbau einer zusammenfaltbaren und entfaltbaren räumlichen Konstruktion aus im wesentlichen gleichen Grundelementen, bei welcher alle Gelenkpunkte an den Außenseiten der entfalteten Konstruktion liegen und im wesentlichen alle Gelenkpunkte

als Befestigungspunkte für an der Konstruktion anzubringende Einrichtungen, z.B. Sonnenkollektoren, verwendbar sind.

Dementsprechend ist eine Konstruktion der in der Einleitung genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anzahl von Elementen aufweist, jeweils mit zwei Sätzen von vier Stäben od. dergl. und sechs Gelenkpunkten in drei einander entsprechenden Gruppen von jeweils zwei Gelenkpunkten, von denen in der Richtung des Ein- und Ausfaltens zwei an einem Ende, zwei am anderen Ende und zwei dazwischen angeordnet sind, so daß die beiden Gelenkpunkte jeder Gruppe quer zu der genannten Richtung aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind, wobei sich zwei Stäbe od. dergl. jedes Satzes zwischen benachbarten Gelenkpunkten jeweils einer anderen Gruppe von Gelenkpunkten an einer Seite der sich in der Richtung des Ein- und Ausfaltens erstreckenden Mittellinie des Elements erstrecken und die beiden anderen Stäbe od. dergl. jedes

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Satzes sich jeweils zwischen zwei Stäben od. dergl. desselben Satzes zu beiden Seiten der Mittellinie erstrecken und an einer Seite der Mittellinie gelenkig mit den Stäben od. dergl. verbunden sinf, so daß sie einander beweglich überkreuzen, und wobei eine Anzahl solcher Elemente über jeweils zwei Gelenkpunkte an einem Ende jedes Elements gelenkig miteinander verbunden sind.

Dies ergibt nicht nur eine Verbesserung gegenüber den ^q bekannten Konstruktionen hinsichtlich der vorstehend erläuterten Nachteile derselben, sondern ermöglicht darüber hinaus die Errichtung von Konstruktionen der verschiedensten Form, sei es in Gestalt einer Plattform oder eines Mastes.

Im Falle einer Plattform ist die Konstruktion vorzugsweise ferner dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl solcher Elemente über die an den Enden angeordneten Gelenkpunkte derart miteinander verbunden sind, daß sie in einer quer zu den Ebenen der Elemente verlaufenden Ebene gleich-

seitige Vielecke bilden.

Zur Erzielung von Formstabilität in der quer -zur Ebene der Elemente verlaufenden Ebene ohne zusätzliche Einrichtungen für diesen Zweck verdient es den Vorzug, wenigstens den größten Teil der Elemente in Form von gleichseitigen Dreiecken anzuordnen.

Eine solche Konstruktion kann äußerst leicht ausgeführt sein und läßt sich von einer Stelle aus, oder falls

OQ erwünscht auch von wenigen Stellen aus zusammen- und auseinanderfalten, indem man zwei Gelenkpunkte einer Gruppe am gleichen Ende eines Elements, d.h. also zwei einander zugeordnete Gelenkpunkte, aufeinander zu und voneinander weg bewegt. Dabei ist es möglich, die Konstruktion in der

og vollständig oder gegebenenfalls auch nur teilweise entfalteten Stellung festzusetzen, indem man die beiden genannten Gelenkpunkte in einem bestimmten Abstand zueinander festsetzt.

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Die Gelenkpunkte der erfindungsgemäßen Konstruktion sind mit Vorteil als Befestigungspunkte für Teile einer Plattform, für eine Antenne oder eine sonstige daran anzubringende Einrichtung verwendbar. In dieser Hinsicht bietet die erfindungsgemäße Konstruktion den Vorteil, daß alle Gelenkpunkte an den Außenseiten der entfalteten Konstruktion liegen.

Im entfalteten Zustand braucht die Konstruktion nicht un-,Q bedingt eine vollständige Ebene zu bilden. Durch die Verwendung von Stäben od. dergl. unterschiedlicher Länge an zwei Seiten der Elemente ist eine Konstruktion erzielbar, welche eine konvex oder konkav gewölbte Fläche etwa für eine Plattform oder eine Antenne aufweist.

In wenigstens einigen Gelenkpunkten oder zwischen wenigstens einigen Gelenkpunkten können Federn angebracht sein, welche die dem jeweiligen Gelenkpunkt benachbarten Stäbe in eine vorbestimmte Stellung relativ zueinander oder auch benachbarte Gelenkpunkte aufeinander zu oder voneinander

weg belasten. Dabei besteht die Wahl zwischen Federn, welche die Konstruktion im Sinne des Zusammenfaltens oder des Entfaltens belasten. Die von außen ausgeübten Kräfte zum Zusammenfalten oder Entfalten der Konstruktion müssen in diesem Falle die von den Federn in der jeweils ent-.

gegengesetzten Richtung ausgeübten Kräfte überwinden. Die Federn können derart in oder zwischen wenigstens einigen Gelenkstellen angeordnet sein, daß sie nur während einer ersten Phase des Zusammenfaltens oder Entfaltens wirksam sind, während weitere Federn in oder zwischen

anderen Gelenkpunkten in der jeweiligen Endphase wirksam werden. In den Gelenkstellen können Haarnadelfedern verwendet werden, welche sich mit ihren Schenkeln an den benachbarten Stäben oder daran angebrachten Anschlägen abstützen, um die Stäbe in eine vorbestimmte Winkelstellung relativ zueinander zu belasten.

Derartige Federn bieten den weiteren Vorteil, daß in den Gelenkstellen kein Spiel auftreten kann, da die in einer

Richtung wirksamen Kräfte der Federn die Auswirkungen eines allenfalls vorhandenen Spiels aufheben. Dies ist besonders für die Formstabilität im entfalteten Zustand wichtig.

Da wegen der Federn größere Kräfte zum Verstellen der Konstruktion in der den Federkräften entgegengesetzten Richtung notwendig sind, kann es in diesem Falle zweckmäßig sein, die äußeren Kräfte auf mehr als eine einzige Gruppe von einander zugeordneten Gelenkstellen auszuüben, bei-,Q spielsweise auf eine Anzahl von symmetrisch über den Umfang der Konstruktion verteilten Punkten.

Im Falle eines Masts ist eine Konstruktion gemäß der Erfindung vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, daß mehrere solche Elemente in einer Reihe miteinander verbunden sind, wobei jeweils zwei Gelenkpunkte an einem Ende eines Elements mit zwei Gelenkpunkten am anderen Ende eines anderen Elements verbunden sind.

Wird eine solche Konstruktion als Träger für Solarkollektoren verwendet, dann sind die Kollektorplatten vorzugsweise mit Teilen der Elemente verbunden und nicht direkt aneinander angelenkt. Dadurch können die Kollektorplatten im Hinblick auf ihre Wirkungsweise optimal ausgelegt werden, da sie im Hinblick auf ihre Konstruktion nicht oder nur wenig zur Festigkeit der Mastkonstruktion beizutragen haben.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung eines für den Aufbau einer erfindungsgemäßen Konstruktion verwendbaren Elements im teilweise entfalteten Zustand,

Fig. 2 eine Darstellung des Elements im voll entfalteten

_O1_ Zustand,
ob

Fig. 3 eine Darstellung zweier benachbarter Elemente im voll entfalteten Zustand, bei denen einander entsprechende Stäbe unterschiedlich lang sind,

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Fig. 4 eine zu den Darstellungen in Fig. 1, 2 und 3 lotrechte Darstellung einer aus solchen Elementen aufgebauten Plattform gemäß der Erfindung im entfalteten Zustand,

Fig. 5 eine schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Mastkonstruktion im entfalteten Zustand,

Fig. 6 eine Darstellung der Mastkonstruktion nach Fig. 5 im teilweise eingefalteten Zustand,

Fig. 7 eine Stirnansicht der Mastkonstruktion, gesehen von rechts in Fig. 5,

Fig. 8 eine Ansicht der Mastkonstruktion nach Fig. 5 von oben,

Fig. 9 eine Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Konstruktion mit daran angebrachten Solarkollektorplatten im voll entfalteten Zustand,

Fig.10 eine Schrägansicht eines Teils der Konstruktion nach Fig. 9 im teilweise entfalteten Zustand,

Fig.11 eine Schrägansicht der Konstruktion nach Fig. 9 und 10 im zusammengefalteten Zustand,

Fig.12 eine schematisierte Darstellung einer anderen Ausführungsform einer Mastkonstruktion im teilweise _oc entfalteten Zustand und

Fig.13 eine Fig. 12 entsprechende Darstellung der Mastkonstruktion im voll entfalteten Zustand.

Hinsichtlich nicht speziell dargestellter Konstruktions-„₀ einzelheiten wird auf allgemein bekannte Ausbildungen von Gelenken, Federn, Solarkollektorplatten, räumlichen Antennen, z.B. Parabolantennen usw. sowie auf die eingangs genannten Veröffentlichungen verwiesen.

Fig. 1 zeigt ein Grundelement 1 in einem etwa zur Hälfte zusammengefalteten bzw. entfalteten Zustand. Das Element ist aus zwei gleichen Teilen 2 und 3 zusammengesetzt, welche an Gelenkpunkten 6 und 7 miteinander verbunden sind und jeweils eine Anzahl von starren Stäben aufweisen.

Zum Teil 2 gehören vier Stäbe 10 bis 13 und zum Teil 3 vier Stäbe 14 bis 17. Die Stäbe können in bekannter Weise aus faserverstärktem Konststoff gefertigt sein und laufen an ihren Enden in linearen Gelenken oder Scharnieren 4 bis 9 aus. Am Gelenkpunkt 6 sind vier Stäbe 10, 11, 14 und 15 angeschlossen, und am Gelenkpunkt 7 die vier Stäbe 12, 13, 16 und 17. Die von dem Grundelement ausführbare Verstellbewegung vollzieht sich in der Ebene der Zeichnung. Da die einander überkreuzenden Stäbe 11 und 12 sowie 15 und 16 sich beim Zusammenfalten und Entfalten der Konstruktion in der Lage sein müssen, sich relativ zueinander frei zu bewegen, ist der Stab 11 vorzugsweise aus zwei parallelen Stäben zusammengesetzt, zwischen denen sich der Stab 12 bewegen kann. Für den Ausbau einer symmetrischen Konstruktion ist der Stab 16 vorzugsweise ebenfalls aus zwei Stäben zusammengesetzt, zwischen denen sich der Stab 13 bewegen kann. Eine Vergrößerung des Abstands zwischen den Gelenkpunkten 4 und 5 bewirkt eine entsprechende Vergrößerung des Abstands zwischen den Gelenkpunkten 8 und 9 und eine Verringerung des Abstands zwischen den Gelenkpunkten 6 und 7. Bei der Vergrößerung des Abstands zwischen den Gelenkpunkten 4 und 5 bzw. 8 und 9 gelangt das Element 1 in den voll entfalteten Zustand, in welchem die Stäbe 10 und 14 sowie 13 und 17 miteinander fluchten (Fig. 2). Wie man in Fig. 4, in welcher eine Anzahl von Grundelementen 1 gemäß Fig. 1 und 2 mit Blickrichtung entlang einer imaginären Verbindungslinie zwischen den Gelenkpunkten 6 und 7 dargestellt ist, erkennt, sind die Gelenke 4 und 5 sowie 8 und 9 mit den entsprechenden Gelenken benachbarter Elemente 1 derart verbunden, daß eine Anzahl von gleichseitigen Vielecken entsteht, welche zusammen eine Konstruktion bilden, beispielsweise eine Tragkonstruktion für eine Antenne. Wenn es sich bei den so gebildeten gleichseitigen Vielecken um Dreiecke handelt, können an jeder Verbindungsstelle 4, 5 bzw. 8, 9 bis zu sechs Grundelemente miteinander verbunden sein, wobei jede Verbindungsstelle aus zwei übereinanderliegenden Gelenkpunkten gebildet ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich.

Eine aus gleichseitigen Dreiecken zusammengesetzte Konstruktion ist hinsichtlich Bewegungen in der Ebene von Fig. statisch bestimmt. Diese statische Bestimmtheit bleibt auch erhalten, wenn eine Anzahl der Vielecke die Form von Vierecken, d.h. Rhomben 18 aufweist (Fig. 4). Im Inneren der Konstruktion können ein oder mehrere solche Rhomben oder gleichseitige Vielecke mit noch mehr Seiten vorhanden sein, ohne daß die statische Bestimmtheit dadurch verloren geht, sofern solche Vielecke von eienr ausreichenden Anzahl von Dreiecken umgeben sind, um die Winkelstellung jeder Seite eines solchen Vielecks zu fixieren.

Wird im entfalteten Zustand der Konstruktion eine von dieser zu tragende Einrichtung, z.B. ein gewölbtes Gitter

,ρ· aus einem Bandmaterial, welches in der Ebene von Fig. 4 eine ausreichende Steifigkeit aufweist, an wenigstens einem Gelenkpunkt aller oder einer größeren Anzahl der Elemente 1 an der gleichen Seite der Konstruktion befestigt, d.h. also an der Ober- oder Unterseite entsprechend Fig. 1 bis 3, dann ist die statische Bestimmtheit durch die so befestigte Einrichtung gegeben, so daß für die gesamte Konstruktion oder wenigstens in den Bereichen derselben, in denen die zu tragende Einrichtung an den Elementen 1 befestigt ist, vier- oder mehrseitige Vielecke verwendet werden können, welche in der Ebene von Fig. 4 weder für sich allein noch in Kombination miteinander statisch bestimmt zu sein brauchen.

An einem die Konstruktion tragenden Körper, z.B. einem Satelliten, kann die Konstruktion an einer in Fig. 4 mit

19 bezeichneten Stelle angebracht sein. Zum Zusammenfalten und Entfalten der Konstruktion können äußere Kräfte, z.B. vom Satelliten aus, an dieser Stelle 19 ausgeübt werden, um die an dieser Stelle vorhandenen Gelenkpunkte 4 und 5 aufeinander zu oder voneinander weg zu bewegen und damit

die Konstruktion zusammenzufalten bzw. zu entfalten. Um dabei jedoch eine Verdrehung der Konstruktion relativ zum Satelliten od. dergl. in der Ebene von Fig. 4 zu verhindern, sind besondere Vorkehrungen notwendig. So ist es in

vielen Fällen vorteilhaft, solche Kräfte an mehreren Stelleen auszuüben, beispielsweise an den mit 19, 20 und 21 Bezeichneten, und gegebenenfalls auch an einem nicht direkt mit dem Satelliten verbundenen Paar Gelenkpunkte 4, 5. Dies kann beispielsweise mittels eines Kabels geschehen, welches vom Satelliten aus entlang der Konstruktion oder durch sie hindurch zu dem betreffenden Paar von Gelenkpunkten verläuft und mittels einer Winde ausgelassen oder eingeholt werden kann. Anderenfalls kann auch ein eigener Motor zwischen den beiden Gelenkpunkten 4 und 5 eines Paares angeordnet sein. Die Punkte 20 und 21 können keine feste Verbindung mit dem Satelliten darstellen, da sich die Konstruktion dann nicht zusammenfalten ließe. Die genannten Punkte können jedoch am Satelliten fixiert sein, jedoch nur in der Weise, daß die Konstruktion zunächst nur am Punkt 19 festgelegt ist und erst nach der Entfaltung an den Punkten 20 und 21 festgelegt wird. Für das Zusammenfalten und Entfalten können auch von den Punkten 20 und 21 auf den Punkt 19 gerichtete Führungen vorhanden sein, entlang welchen z.B. die Gelenkpunkte 5 beim Zusammenfalten und Entfalten verschieblich sind, wobei die Gelenke 7 mit den dazugehörigen Stäben dann an der Unterseite hervorstehen. Derartige Führungen sind in Fig. 4 gestrichelt angedeutet. Eine andere, wahrscheinlich praktischere Lösung besteht darin, entlang einer oder meherer Seiten der Plattform, wenigstens jedoch vom Punkt 19 zum Punkt 20 in Fig.4, einen ausfahrbaren Mast anzuordnen. Ein solcher Mast weist vorzugsweise den gleichen Aufbau auf wie die erfindungsgemäße Konstruktion und ist nachstehend anhand von Fig. 5 bis 10 beschrieben. Ein derartiger Mast kann auch an mehreren Zwischengelenkpunkten der Konstruktion nach Fig. mit dieser verbunden sein und außerdem eine Verbindungsstelle am Punkt 21 aufweisen. Der betreffende Mast kann dann gleichzeitig mit der in Fig. 4 gezeigten Konstruktion zusammengefaltet und entfaltet werden.

Falls die Konstruktion durch irgendwelche Federn in der Entfaltungsrichtung belastet ist, sind die äußeren Kräfte allein zum Zusammenfalten auszuüben, d.h. also im Sinne

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einer Bewegung der Gelenkpunkte 4 und 5 aufeinander zu, und umgekehrt.

Fig. 2 zeigt verschiedene mögliche Anordnungen von Federn, c So können Federn 22 zwischen den einander zugeordneten Gelenkpunkten 6 und 7 und/oder Ferdern 23 zwischen den einander zugeordneten Gelenkpunkten 8 und 9 oder 4 und 5 vorgesehen sein. Bei den Federn kann es sich um Zug- oder Druckfedern handeln, wobei im Falle von Druckfedern TeIe-

•iQ skop-Führungsrohre od. dergl. vorgesehen sein können, um ein Abknicken zu vermeiden. Ferner kann beispielsweise am Gelenkpunkt 5 eine Haarnadelfeder 25 angeordnet sein, welche um die Gelenkachse gewickelt ist und mit ihren radialen Schenkeln 26 und 27 an den Stäben 11 bzw. 13 angreift. Eine solche Feder belastet die Konstruktion beispielsweise in der Entfaltungsrichtung, d.h. im Sinne einer Verkleinerung des Winkels zwischen den Stäben 11 und 13; die Federschenkel 26 und 27 können jedoch auch an der jeweils anderen Seite der Stäbe angreifen, um die Konstruktion im Sinne des Zusammenfaltens zu belasten.

Die Wirkung der Federn beim Zusammenfalten oder Entfalten hängt offensichtlich von ihrer Anordnung und Stärke ab, sowie auch vom Ausmaß des Zusammenfaltens bzw. der Entfaltung, durch welches die von d'en Federn weiterzuleitenden Kraftkomponenten bestimmt sind. Bei der Entfaltung aus einem gegenüber Fig. 1 noch weiter zusammengefalteten Zustand zu dem in Fig. 2 dargestellten Zustand bewegen sich die Gelenkpunkte 4 und 5 sowie 8 und 9 zunächst vorwiegend seitwärts bei geringer senkrechter Bewegung. Bei Annähe-

rung an den voll entfalteten Zustand kehrt sich dieses Verhältnis dann um. In dem in Fig. 1 gezeigten Zustand übertragen die Federn 22 nur relativ kleine Kraftkomponenten auf die Stäbe 10, 11, 14 und 15. In dem in Fig. 2 gezeigten Zustand sind die von den Federn übertragenen Kräfte am stärksten in den Stäben 11 und 15 usw. Handelt es sich bei den Federn 22 und 23 um Zugfedern, dann ist die Spannung der Feder 22 am stärksten im vollständig zusammengefalteten Zustand, während die Spannung der Feder 23 im entfalteten

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Zustand am stärksten ist (Fig. 2). Es ist somit möglich, Federn vorzusehen, welche einander derart ergänzen, daß sich die Konstruktion unter Einwirkung der beispielsweise an den Punkten 19, 20 und/oder 21 ausgeübten, die Gelenkpunkte 4 und 5 aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegenden Kräfte leicht und sicher zusammenfalten und entfalten läßt. Gegebenenfalls können Federn auch zwischen nicht einander zugeordneten Gelenkpunkten oder sogar zwischen Gelenkpunkten verschiedener Elemente 1 angeordnet sein.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, in welcher die nutzbare Seite der Konstruktion im entfalteten Zustand nicht eben sondern konvex oder konkav gekrümmt ist. Die in Fig. 1 mit 5 und 9 bezeichneten Gelenkpunkte sind hier durch Gelenkpunkte 5' bzw. 9' ersetzt. Die Stäbe 10, 12, 14 und 16 haben hier die gleiche Länge, während die Stäbe 11, 13, 15 und 17 kürzer sind, wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt. Beim Entfalten einer solchen Konstruktion ergibt sich dann eine konkav oder konvex gekrümmte Nutzseite In der Aus-

2Q führungsform nach Fig. 3 sowie auch in anderen Ausführungsformen kann jeweils die Oberseite und/oder die Unterseite als Unterlage für daran anzubringende Einrichtungen verwendet werden.

Wenn dann bei einer solchen Konstruktion die Stäbe 10 und 14 aller Elemente miteinander fluchten, bilden die Stäbe und 17 jeweils einen Winkel.

Die Einrichtungen zum Ausüben von äußeren Kräften beispielsweise an den Punkten 19, 20 und/oder 21 in Fig. 4, mittels welcher die Gelenkpunkte 4 und 5 oder auch 8 und 9 aufeinander zu oder voneinander weg bewegbar sind, können beispielsweise so ausgebildet sein, daß jeweils der eine Gelenkpunkt feststeht und der andere auf ihn zu oder von ihm weg bewegt wird. Dies kann beispielsweise mittels einer Gewindespindel mit Laufmutter oder mittels eines Kabelzugs geschehen. Um den jeweils gewünschten Zustand zu fixieren, beispielsweise um die Stäbe 10 und 14 in dem in Fig. 2, 3 und 4 dargestellten Zustand miteinander fluchtend

festzuhalten, kann der größte zulässige Abstand zwischen den äußersten Gelenkpunkten 4, 5 und 8, 9 wenigstens einiger der Elemente, an denen keine äußeren Kräfte für das Zusammenfalten oder Entfalten ausgeübt werden, beispiels weise durch Kabel festgelegt sein, welche die jeweils einander zugeordneten Gelenkpunkte miteinander verbinden und in der gewünschten Stellung straff gespannt sind. Es ist auch möglich, für wenigstens einige Elemente Gleitführungen vorzusehen, welche jeweils an einem Gelenkpunkt befestigt sind und entlang welchen der jeweils zugeordnete Gelenkpunkt verschieblich geführt ist. Diese Gleitführungen können insbesondere wieder zwischen den Punkten 4 und 5 oder 8 und 9 angeordnet sein.

,j- Die Gelenkpunkte sind zweckmäßig als Tragstücke ausgeführt, welche an verschiedenen Stellen als gabelförmige Teile ausgebildete Anschlußstellen aufweisen. Die Gelenkpunkte 4,5,8 und 9 können in Form von Scheiben ausgeführt sein, welche in zur Verbindungslinie zum zugeordneten Gelenk lotrechten Ebenen verlaufen und entlang ihrem Umfang Aussparungen aufweisen, in denen Gelenkbolzen die Enden der dort zusammenlaufenden Stäbe od. dergl. aufnehmen. An Stellen, an denen mehrere Stäbe od. dergl. zusammenlaufen, können die Anschlußstellen in verschiedenen, zu der

2g genannten Verbindungslinie lotrechten parallelen Ebenen liegen.

An den Punkten 6 und 7, an denen immer vier Stäbe zusammenlaufen, kann ein solches Tragstück an einem Stab befestigt sein und für jeden der anderen Stäbe eine Gelenkgabel mit

einem Gelenkbolzen, insgesamt also drei Anlenkstellen aufweisen. Gegebenenfalls können auch nur zwei weitere Anlenkstellen vorhanden sein, wobei dann an einer derselben ein weiterer Tragkörper mit zwei Anlenkgabeln angelenkt ist. Für doppelt ausgeführte Stäbe können jeweils zwei Aussparungen oder Gelenkgabeln mit Anlenkbolzen vorhanden sein. Derartige Scharniere oder Gelenke sind in zahlreichen Ausführungen allgemein bekannt.

Ein in Fig. 5 bis 13 dargestellter Mast ist im wesentlichen nach den gleichen Grundsätzen aufgebaut wie die anhand von Fig. 1 bis 4 erläuterten Konstruktionen. Den Konstruktionen nach Fig. 1 bis 4 gemeinsame und bereits vorstehend beschriebene Einzelheiten bruachen daher nicht erneut im einzelnen beschrieben zu werden.

An einem tragenden Körper 28, z.B. einem Raumfahrzeug oder Satelliten, ist eine Reihe von Elementen 1 der in Fig. 1

^q und 2 dargestellten Art angebracht. Dabei sind die Gelenkpunkte 8 und 9 jedes voraufgehenden Elements 1 mit den Gelenkpunkten 4 bzw. 5 eines anschließenden Elements 1 verbunden. In Fig. 5, 6 und 8 sind jeweils zwei, in Fig. 9 sechs und in Fig. 10, 12 und 13 jeweils drei auf diese

,c Weise miteinander verbundene Elemente 1 dargestellt. In praktischen Ausführungen können beträchtlich größere Anzahlen von jeweils in einer Reihe miteinander verbundenen Elementen vorhanden sein, was jedoch der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist.

Wie man in Fig. 7 und 8 erkennt, weisen die Gelenke vorzugsweise jeweils einen durchgehenden Scharnierbolzen 4, 6, 8, 34, 35 auf, auf welchem Scharnierbuchsen der jeweiligen Stäbe gelagert sind. Dabei kann jeder Stab jedes Elements aus zwei parallel in gegenseitigem Abstand verlaufenden

Stäben bestehen. In Fig. 8 ist zu erkennen, daß jeder Stab gewissermaßen die Form eines ebenen Rahmens hat, mit einem Diagonalstab zwischen den beiden parallelen Stäben. Dies ist in Fig. 8 im einzelnen für zwei Stäbe 10 und zwei Stäbe 14 dargestellt. Zu jedem Stab 10 gehört ein

gleichartiger Stab 10' am anderen Ende der jeweiligen Scharnierbolzen 4, 6, 8. Da gleiche trifft, soweit anwendbar, auch für die anderen (nicht dargestellten) Stäbe zu. Ein starr mit den Stäben 10 und 10' verbundener Diagonalstab 10" dient der Versteifung eines solchen ebenen Rahmens. Den gleichen Aufbau weisen die Stäbe 14, 14', 14" auf. Wie man in Fig. 8 erkennt, können die als ebene Rahmen ausgebildeten Stäbe untereinander identisch sein und mit ihren Scharnierbuchsen nebeneinander auf den

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verschiedenen Scharnierbolzen gelagert sein, so daß sich eine leicht versetzte Anordnung der Elemente ergibt.

Eine ähnliche Ausführung ist auch für die Querstäbe 11, 12, 15 und 16 möglich, wobei diese jedoch in der Lage sein müssen, sich beim Zusammenfalten und Entfalten der Konstruktion frei aneinander entlang zu bewegen, wodurch die Möglichkeiten für eine Diagonalverstrebung eingeschränkt sind.

Alle Gelenke zwischen den Elementen erlauben nur eine Schwenkbewegung derselben in der Ebene von Fig. 3 und 4. Sämtliche Gelenke können mit Federn versehen sein, beispielsweise mit den jeweiligen Scharnierbolzen umgebenden Haarnadelfedern, welche mit ihren Schenkeln an den benachbarten Elementen angreifen und diese in Richtung auf den entfalteten Zustand belasten, so daß sie eine Verkleinerung des Winkels zwischen zwei benachbarten Elementen zwar zulassen, dieser jedoch einen federnden Widerstand entgegensetzen. In Fig. 6 sind derartige Federn 41 lediglich

in schematisierter Form an den beiden Gelenkpunkten 7 und dargestellt. Nahe jedem Gelenk- oder Verbindungspunkt können an jedem Element hervorstehende Anschlagfinger vorgesehen sein, welche an den den Federn gegenüberliegenden Seiten der Elemente angreifen, um ihren Schwenkbereich

relativ zueinander in einer vorbestimmten Stellung zu begrenzen, beispielsweise in der in Fig. 5 gezeigten entfalteten Stellung. Um das Zusammenfalten zu ermöglichen, sind solche Anschlagfinger 31 abwechselnd an gegenüberliegenden Seiten angeordnet. Wie nachstehend im einzelnen

erläutert, können derartige Anschlagfinger 31, 32 jedoch in vielen Fällen auch weggelassen werden.

Die äußersten Stäbe 14 und 17 sind an ihren äußeren Enden über Gelenke 34 und 35 mit Stäben 36 bzw. 38 verbunden, welche ihrerseits über ein Gelenk 37 miteinander verbunden sind. Die Stäbe 36 und 38 sind durch (nicht dargestellte) Federn in ihren Gelenkpunkten in die in der Zeichnung gezeigte Stellung belastet. An entsprechenden

Stellen können wiederum Anschlagfinger ähnlich den mit 31 und 32 Bezeichneten vorgesehen sein, um den Schwenkbereich der Stäbe 36 und 38 relativ zueinander und zu den Stäben 14 und 17 zu begrenzen. Die Stäbe 36 und 38 sind, wie man in Fig. 7 erkennt, ebenfalls doppelt ausgeführt und können zwischen ihren parallelen Teilen 36, 36' bzw. 38, 38' eine (nicht gezeigte) Diagonalverstrebung aufweisen. Sie bilden zusammen einen Kniehebel. Ein an ihrem gemeinsamen Gelenkpunkt 37 angebrachtes Kabel 39 ist durch die Mitte der Konstruktion hindurch zu einer Windentrommel 40 oder einer entsprechenden Aufhol- und Fiervorrichtung geführt, gegebenenfalls über dazwischen angeordnete Umlenk- und Leitrollen, so daß die Windentrommel an einer beliebigen Stelle beispielsweise in oder an einem Satelliten angeordnet werden kann.

In Fig. 6 ist die Art und Weise dargestellt, in welcher diese Konstruktion zusammengefaltet werden kann. Dabei holt die Winde 40 das Kabel 39 ein, um das Gelenk 37 nach links zu ziehen. Dadurch kommen die Stäbe 36 und 38 in eine gestreckte Stellung, in welcher das Gelenk 37 den Totpunkt passiert. Die Stäbe 14 bis 17 geben dabei elastisch nach und lassen damit die geringe Abstandsvergrößerung zwischen den Gelenken 34 und 35 zu. Beim weiteren Einholen des Kabels 39 gelangt die gesamte Konstruktion dann über den in Fig. 6 gezeigten Zustand in einen vollständig zusammengefalteten Zustand auf den Gelenkpunkten 4 und 5, in welchem der damit aus den Elementen 1 gebildete Stapel durch nicht dargestellte Halteeinrichtungen gesichert

„Ο werden kann. Während dieses Zusammenfaltens bewegt sich der Gelenkpunkt 4 im gleichen Maße auf den Gelenkpunkt 5 zu, wie sich die Gelenkpunkte 8 und 9 aufeinander zu bewegen.

Nach Lösen der den aus den zusammengefalteten Elementen gebildeten Stapel sichernden Halteeinrichtungen bewirkt ein stetiges Fieren des Kabels 39, daß sich die Konstruktion unter Einwirkung der eingebauten Federn in den in Fig. 6 dargestellten und weiter in den in Fig. 5 gezeigten

Zustand entfaltet.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Querstäbe in Fig. 6, 7 und 8 teilweise weggelassen oder nur andeutungsweise dargestellt.

Das Kniegelenk 36 bis 38 braucht nicht unbedingt zwischen den beiden Gelenkpunkten 34 und 35 am äußersten Ende angeordnet zu sein, es kann vielmehr auch zwischen anderen, einander gegenüberliegenden Gelenkpunkten vorgesehen werden. Ferner können auch mehrere solche Kniegelenke über die Länge des Masts verteilt angeordnet sein. Da die beschriebene Konstruktion durch die Federn in die Entfaltungsrichtung belastet ist, ist die Entfaltung und der Verbleib im entfalteten Zustand selbst im Falle von Stö-

rungen möglich, beispielsweise wenn das Kabel 39 abreißt oder die Winde 40 nicht richtig arbeitet. Um solchen Störungen beim Entfalten sowie auch beim Zusammenfalten vorzubeugen, kann eine zusätzliche Winde für das Kabel 39 an einem oder dem anderen Ende der Konstruktion vorgesehen werden.

Die Anschlagfinger 31 und 32 können auch so ausgebildet sein, daß im vollständig entfalteten Zustand noch immer ein Winkel zwischen den äußeren Stäben vorhanden ist, wie in Fig. 6 dargestellt, wobei jedoch die Stäbe 36 und 38 beim Fieren des Kabels 39 unter Einfluß der eingebauten Federn die in Fig. 5 gezeigte Stellung einnehmen. In diesem Falle müssen die Stäbe 36 und 38 dann kürzer sein, um gewissermaßen vorzeitig in die gestreckte Stellung zu gelangen. Die Vorteile und eine mögliche Anwendung einer solchen Anordnung sind nachstehend anhand von Fig. 10 erläutert.

Wie in Fig. 5 unter 4' angedeutet, kann der Gelenkpunkt 4 im entfalteten Zustand der Konstruktion um ein kleines Stück aus seiner an sich vorgegebenen Stellung verschoben

werden, um die gesamte Konstruktion unter einer gewissen Vorspannung zu halten. Zu diesem Zweck kann in der Bewegungsrichtung des Gelenkpunkts 4 vom Gelenkpunkt 5 weg ein

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Begrenzungsanschlag derart angeordnet werden, daß das linksseitige Ende des Stabs 10 nicht die an sich vorgegebene Endstellung erreicht, sondern in der gestrichelt angedeuteten Stellung verharrt. Möglich ist auch die Verwendung eines Zwangsantriebs, um den Gelenkpunkt 4 über die an sich vorgegebene Endstellung hinaus vom Gelenkpunkt 5 weg zu bewegen. Derartige Einrichtungen erzeugen im Zusammenwirken mit den Anschlagfingern 31, 32 und den Federn 41 eine Vorspannung der entfalteten Konstruktion.

Ein Zwangsantrieb der vorstehend beschriebenen Art kann auch dazu verwendet werden, das Entfalten und Zusammenfalten der Konstruktion allein durch entsprechende Verschiebung des Gelenkpunkts 4 zu bewirken, gegebenenfalls unter Weglassung des Kniehebelgelenks 36, 38 und sogar der Federn, z.B. der Federn 22. Der Gelenkpunkt 4 ist dabei entlang einem Schlitz 29 verschieblich.

Bei Weglassung des Kniehebels 36, 38 kann eine solche Zwangsverschiebung des Gelenkpunkts 4 vom Gelenkpunkt 5 weg

_-. auch dazu verwendet werden, die Konstruktion "anders herum" als in Fig. 6 dargestellte zusammenzufalten und sie in jeder beliebigen Zwischenstellung zu halten. Damit läßt sich dann die jeweils günstigste Einstellung von beispielsweise an den Elementen angebrachten Sonnenkollektorplatten

erzielen. In diesem Falle konvergieren die Elementen 10 und 13 dann von den Gelenkpunkten 4 und 5 aus, anstatt wie in Fig. 6 usw. dargestellt zu divergieren.

Fig. 9 zeigt eine Schrägansicht einer solchen Konstruktion im voll entfalteten Zustand. Sonnenkollektorplatten 44

sind entlang jeder Seite eines Teils der Elemente der Konstruktion angeordnet, beispielsweise an den Stäben 13 und 17 angebracht. Fig. 10 zeigt einen Teil dieser Konstruktion im teilweise entfalteten Zustand, wobei eine vorwärts gerichteten Kollektorplatte 44 teilweise weggeschnitten dargestellt ist.

Fig. 11 zeigt die Konstruktion im vollständig zusammengefalteten Zustand. In den Kollektorplatten vorhandene Öff-

nungen 45 dienen dazu, den zusammengefalteten Stapel auf am Tragkörper 28 vorhandenen Bolzen 43 zu zentrieren und mittels gegebenenfalls daran vorgesehener Halteeinrichtungen zu fixiern. Die Gelenkpunkte 4 und 5 sind an der in Fig. 10 mit 42 bezeichneten Stelle angeordnet, zusammen mit einer Windentrommel 40 für die Betätigung des Kabels 39, hier zweier paralleler Kabel.

In dieser Ausführung sind die Kollektorplatten 44, ausgehend .Q vom Tragkörper 28, an den zweiten, fünften, sechsten, neunten, zehnten usw. Stäben hintereinander an den jeweils äußeren Stäben 13 und 17 angebracht. In einer zur Bewegungsebene der Elemente parallelen Ebene entspricht ihre Länge jeweils nahezu der doppelten Länge jedes Elements. Bei ,c gleicher Länge könnten die Kollektorplatten auch beispielsweise an den jeweils zweiten, vierten, sechsten usw. Stäben hintereinander angebracht sein, wobei sie dann immer parallel zueinander ausgerichtet wären und jeweils das gleiche Maß an Sonnenenergie absorbieren würden. Durch geringeres oder stärkeres Entfalten des Masts ist es dann möglich, die Kollektorplatten möglichst lotrecht zur Sonnenstrahlung auszurichten.

Die gesamte Mastkonstruktion könnte auch um ihre Achse drehbar am tragenden Körper 28 gelagert sein, so daß die Sonnenkollektorplatten jeweils in der günstigsten Stellung zur Sonnen ausgerichtet werden können, ohne die Stellung des tragenden Körpers, etwa eines Satelliten, zu verändern.

In einer in Fig. 12 und 13 gezeigten Mastkonstruktion gemäß der Erfindung sind die untereinander gleich langen Stäbe 10 und 14 langer als die untereinander gleich langen Stäbe 13 und 17. Ferner sind auch die Querstäbe 11 und 15 langer als die Stäbe 12 und 16. Im entfalteten Zustand hat ein solcher Mast eine zur Seite der kürzeren Stäbe 13, 17 hin gekrümmte bzw. schrittweise abgeknickte Form. Dies kann äußerst nützlich etwa für die Anbringung einer Tellerantenne sein. In allen übrigen Einzelheiten kann

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diese Konstruktion der in Fig. 5 und 6 Dargestellten entsprechen. Bei Verwendung eines oder mehrerer Kabel 39 für das Zusammenfalten kann dieses bzw. können diese zur Vermeidung von Schaden über auf den Scharnierbolzen 5, 7 und/oder 9 gelagerte Rollen geführt sein. Je nach dem Ausmaß der Entfaltung ändert sich auch die Winkelstellung des freien Endes des Masts, was besonders zweckmäßig für die Winkelausrichtung beispielsweise einer Tellerantenne oder von Solarkollektorplatten sein kann. Fig. 12 zeigt diese Konstruktion im teilweise entfalteten Zustand, und .Fig. 13 im vollständig entfalteten.

Durch geringfügige Änderung der Länge der verschiedenen Stäbe ist es möglich, andere Formen der Konstruktion im je entfalteten Zustand zu erzielen. So können die Gelenkpunkt 9 in Fig. 13 so angeordnet sein, daß die dort zusammenlaufenden Stäbe 13 und 17 miteinander fluchten oder gar einen auswärts öffnenden Winkel bilden.

In allen Ausführungsformen ist es grundsätzlich möglich,

die Querstäbe 11, 12, 15 und 16 nicht wie dargestellt an den Enden der jeweiligen Stäbe anzulenken, sondern in einem Abstand zu diesen Enden. Wegen der Ausbildung und Unterbringung der Gelenkverbindungen verdienen jedoch die dargestellten Ausführungen den Vorzug. Solarkollektorplatten

oder Antennenflächen können auch an den Querstäben angebracht werden. In der Ausführungsform nach Fig. 12 und bietet dies den Vorteil, daß sie dann bei gleicher Stellung und im gleichen Entfaltungszustand in verschiedene Richtungen weisen können. Darüber hinaus haben diese Stäbe

eine große Torsionssteifigkeit.

Außerdem können die Elemente auch eine unterschiedliche Längenverteilung aufweisen, es können beispielsweise an jeder Seite der Reihe von Elementen abwechselnd längere und kürzere Elemente angeordnet werden.

Es ist somit zu erkennen, daß die Elemente 1 gemäß der Erfindung für zahlreiche verschiedene Zwecke verwendbar

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sind und mit von ihnen zu tragenden bzw. daran anzubringenden Einrichtungen sowie in verschiedenen Ausrichtungen mit einer beliebigen Anzahl von gleichartigen Elementen kombiniert werden können. Eine sich daraus ergebende Konstruktion vereinigt eine hohe Zuverlässigkeit mit einer ausgezeichneten Festigkeit und Steifigkeit im entfalteten Zustand, großer Flexibilität hinsichtlich der Auslegung und niedrigen Fertigungskosten Dank einer großen Anzahl von identischen oder nahezu identischen Bauteilen bei einfachster Funktionserprobung.

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Claims (14)

1. Patentansprüche

   25 1. Zusammenfaltbare und entfaltbare räumliche Konstruktion, mit einer Anzahl von gelenkig miteinander verbundenen, im wesentlichen steifen Stäben od. dergl. und an wenigstens einem Teil der die Stäbe od. dergl. miteinander verbindenden Gelenkpunkten angreifenden Federn,

   30 welche die Gelenkpunkte bzw. Stäbe od. dergl. in der Richtung des Zusammenfaltens oder der Entfaltung belasten, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstruktion eine Anzahl von Elementen (1) aufweist, jeweils mit zwei Sätzen von vier Stäben (10 bis 13, 14 bis 17) und sechs

   35 Gelenkpunkten in drei Gruppen von jeweils zwei zusammengehörigen Gelenkpunkten (4, 5; 6,7; 8,9), von denen in der Richtung des Zusammenfaltens und der Entfaltung zwei an einem Ende, zwei am anderen Ende und zwei dazwischen

   angeordnet sind, wobei die beiden Gelenkpunkte jeder Gruppe quer zu der genannten Richtung aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind und zwei Stäbe od. dergl. jedes Satzes sich zu einer Seite einer sich in der Richtung des Zusammenfaltens und der Entfaltung erstreckenden · Mittellinie des Elements zwischen einander benachbarten, jeweils zu einer anderen Gruppe von Gelenkpunkten gehörigen Gelenkpunkten erstrecken, während sich die beiden anderen Stäbe od. dergl. jedes Satzes zu beiden Seiten der Mittellinie jeweils zwischen zwei Stäben od. dergl. des gleichen Satzes erstrecken und die beiden anderen Stäbe od. dergl. zu einer Seite der Mittellinie gelenkig mit den Stäben od. dergl. verbunden sind, so daß sie einander beweglich überkreuzen, und daß eine Anzahl solcher Elemente in Gruppen von jeweils zwei Gelenkpunkten (4, 5) an einem Ende jedes Elements (1) gelenkig miteinander verbunden sind.
2. 2. Konstruktion nach Anspruch 1, g e k e η η 2Q zeich net durch Einrichtungen (39, 40) zum Bewegen der Stäbe (10 bis 17) in eienr Richtung, welche derjenigen, in welcher die Stäbe od. dergl. durch die Federn (22, 23, 25) belastet sind, entgegengesetzt ist.
3. 3- Konstruktion nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η -

   zeichnet, daß die genannten Einrichtungen an einer Gruppe von zusammengehörigen Gelenkpunkten (4, 5; 6, 7; 8, 9) angreift, um deren gegenseitigen Abstand zu verändern.
4. 4. Konstruktion nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Elementen (1) über an ihren Enden angeordnete Gelenkpunkte (4, 5) derart miteinander verbunden sind, daß sie in einer zur Ebene der Elemente quer verlaufenden Ebene gleichseitige Vielecke bilden.
5. 5. Konstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (1) wenigstens zum

   größten Teil in Form von gleichseitigen Dreiecken angeordnet sind.
6. 6. Konstruktion nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Elemente (1) in einer Reihe miteinander verbunden sind, indem jeweils zwei Gelenkpunkte (4, 5) an einem Ende eines Elements mit zwei Gelenkpunkten (8, 9) am anderen Ende eines anderen Elements verbunden sind.
7. 7. Konstruktion nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei zusammengehörigen Stäben (14, 17) oder Gelenkpunkten (34, 35) an in bezug auf die Mittellinie eines Elements einander gegenüberliegenden Seiten desselben zwei gelenkig miteinander verbundene Stäbe (36, 38) an den betreffenden Stäben bzw. Gelenkpunkten angelenkt sind, welche zusammen einen Kniehebel oder einen Totpunktmechanismus (36, 37, 38) bilden und mittels einer an ihrem gemeinsamen Gelenk (37) angreifenden Einrichtung zwischen zwei Stellungen zu

   beiden Seiten ihrer miteinander fluchtenden Stellung bewegbar sind, in welchen sie das Zusammenfalten der Konstruktion ermöglichen bzw. das Zusammenfalten verhindern.
8. 8. Konstruktion nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichnet, daß ein flexibles Zugelement (39) vom gemeinsamen Gelenkpunkt (37) zwischen den beiden Stäben (36, 38) zu einer Tragkonstruktion (28, 40) verläuft, mittels dessen der Gelenkpunkt entgegen einer Federbelastung auf die Tragkonstruktion zu bewegbar ist, um die Stäbe in die das Zusammenfalten ermöglichende Winkelstellung zu bringen, wobei die Konstruktion durch weitere Bewegung in Richtung auf die Tragkonstruktion mittels des Zugelements gegen die Federbelastung zusammenfaltbar ist.

   ge
9. 9. Konstruktion nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstäbe, gesehen quer zur Richtung des Zusammenfaltens und der Entfaltung, an derselben Seite derselben an den Gelenk-

   punkte der vier Stäbe angreifen, so daß sie um denselben Scharnierbolzen verschwenkbar sind.
10. 10. Konstruktion nach einem der Ansprüche 6 bis 9,

    g dadurch g e k en nzeichnet, daß eine Anzahl von Stäben aus jeweils zwei parallelen Stäben mit einer Querverstrebung dazwischen zusammengesetzt sind.
11. 11. Konstruktion nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Elemente (1) Solarkollektorplatten (44) tragen.
12. 12. Konstruktion nach Anspruch 6 und Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonnenkollektorplatten (44) an Stäben od. dergl. nur einer Gruppe einer Anzahl von Elementen (1) angeordnet sind und etwa die doppelte Länge der Stäbe haben, so daß sie an einer Seite um etwa die Hälfte ihrer Länge darüber hervorstehen.
13. 13- Konstruktion nach Anspruch 11 oder 12, dadurch 2Q gekennzeichnet, daß die Sonnenkollektorplatten (44), rechtwinklig zur Richtung der Entfaltung und rechtwinklig zu der Ebene gesehen, in welcher sich die Gelenkpunkte zwischen den Elementen bewegen, an beiden Seiten der Elemente (1) hervorstehen.
14. 14. Konstruktion nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe od. dergl. an einer Seite der Mittellinie wenigstens eines Teils der Elemente (1) kürzer sind als die Stäbe od. dergl. an der anderen Seite derselben Elemente, so daß die

    Konstruktion im entfalteten Zustand konkav oder konvex gekrümmt ist.