DE4331460C1 - Draw and/or pressure strut - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zug- und/oder Druckstrebe gerin ger Wärmeleitfähigkeit für vorübergehend hohe mechanische Belastun gen, insbesondere zur Aufhängung eines Tieftemperaturtanks in einem Außenbehälter, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a tension and / or compression strut low thermal conductivity for temporarily high mechanical loads conditions, in particular for hanging a low-temperature tank in one Outer container, according to the preamble of claim 1.
Bei der aus der DE-OS 29 03 787 bekannten Zugstrebe dieser Art zur Verankerung eines Tieftemperaturtanks für kryogene Flüssigkeiten an Bord eines Raumfahrzeuges sind zur Lastübertragung zwischen den Strebenenden Zugbänder in einer möglichst großen Baulänge aus lang faserverstärktem Verbundwerkstoff vorgesehen, um die hohe Festigkeit und geringe Wärmeleitfähigkeit dieses Werkstoffs für eine sichere, thermisch verlustarme Tankaufhängung zu nutzen. Dabei liegen die Strebenlasten vor dem Start des Raumfahrzeuges relativ niedrig, näm lich im wesentlichen in Höhe der einfachen Erdbeschleunigung x der Eigenmasse des Tanks und seiner Füllung, und gehen im Orbit theore tisch sogar auf Null zurück, während in der Startphase unter Berück sichtigung der dann wirksamen hohen Beschleunigungen von etwa 15 g kurzzeitig sehr hohe Strebenlasten erreicht werden. Dementsprechend groß sind die hierfür erforderlichen Lastübertragungsquerschnitte der Zugbänder und damit auch ihr Wärmeleitquerschnitt, mit der Fol ge, daß im Laufe der wochen- bis jahrelangen Einsatzzeit des Raum fahrzeugs ein erheblicher Anteil des gesamten kryogenen Flüssig keitsvorrats über die als Wärmebrücke wirkende Zugstrebe ungenutzt verloren geht.In the tension strut of this type known from DE-OS 29 03 787 Anchoring of a cryogenic tank for cryogenic liquids are on board a spacecraft for load transfer between the Striving drawstrings in the largest possible length from long fiber reinforced composite material provided to the high strength and low thermal conductivity of this material for a safe, to use thermally low loss tank suspension. Here are the Strut loads before launch of the spacecraft relatively low, näm Lich essentially in the amount of the simple gravitational acceleration x the Net mass of the tank and its filling, and go into orbit theore table even returns to zero while in the start-up phase considering the then effective high accelerations of about 15 g short, very high strut loads can be achieved. Accordingly the load cross sections required for this are large the drawstrings and thus their thermal cross section, with the fol ge that over the course of the weeks to years of use of the room vehicle a significant proportion of the total cryogenic liquid unused via the tension strut, which acts as a thermal bridge get lost.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zug- und/oder Druckstrebe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die in einem längeren Zeitraum über die Strebe geleitete Wärmemenge auf baulich einfache Weise und unter Beibehalt einer hohen Streben-Lastfestigkeit deut lich reduziert wird. The object of the invention is a tension and / or compression strut trained in such a way that the in a longer Period of heat conducted over the strut to structurally simple Wise and while maintaining a high strut load resistance is reduced.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 ge kennzeichnete Zug- und/oder Druckstrebe gelöst.This object is achieved by the ge in claim 1 marked tension and / or compression strut released.
Erfindungsgemäß wird die zeitlich ungleichförmige Belastung der Strebe in der Weise für eine Erhöhung des Wärmeleitwiderstandes ge nutzt, daß in den Phasen niedriger Strebenbelastung als Folge der dann wirksamen, an beiden Tellerfederrändern punkt- oder linienför migen Lastübertragung ein hoher Wärmeleitwiderstand erzielt wird und nur im oberen Strebenlastbereich der über die flächigen Kontaktzonen führende Anschlag-Lastpfad mit einem entsprechend erhöhten Lastüber tragungs- und damit Wärmeleitquerschnitt zur Wirkung kommt, wodurch der durchschnittlich über die Strebe im Laufe der Einsatzzeit gelei tete Wärmestrom deutlich verringert wird, mit dem zusätzlichen Ef fekt, daß das lastabhängige Einschalten des stärker belastbaren An schlagpfades auf baulich sehr einfache Weise selbsttätig nach Maßga be des Tellerfederhubs oberhalb einer vorgegebenen Streben-Teillast erfolgt.According to the invention, the non-uniform load on the Strive in such a way for an increase in the thermal resistance uses that in the phases of low strut load as a result of then effective, point- or line-shaped on both disc spring edges moderate load transfer a high thermal resistance is achieved and only in the upper strut load range over the flat contact zones leading stop load path with a correspondingly increased load load-bearing and thus thermal cross-section comes into effect, whereby which succeeds on average over the strut in the course of the mission tete heat flow is significantly reduced with the additional Ef fect that the load-dependent switching on the more resilient An Impact paths in a structurally very simple way, automatically to measure be the diaphragm spring stroke above a specified strut partial load he follows.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die Tellerfeder ge mäß Anspruch 2 aus Gründen einer geringen Wärmeleitfähigkeit bei zu gleich hoher dynamischer Dauerlastfestigkeit aus Faserverbundwerk stoff hergestellt und gemäß Anspruch 3 am Innen- und am Außenrand jeweils mit einem schneidenförmig der zugeordneten Druckfläche zuge kehrten Metallring versehen, um Kerbwirkungen im Tellerfedermaterial infolge der punkt- oder linienförmigen Lastübertragung zu vermeiden. Ein besonders last- und faserverbundgerechter Faserlagenaufbau der Tellerfeder wird gemäß Anspruch 4 dadurch erreicht, daß diese eine quasiisotrope Faserorientierung besitzt.In an advantageous development of the invention, the plate spring is ge according to claim 2 for reasons of low thermal conductivity equally high dynamic fatigue strength from fiber composite fabric made and according to claim 3 on the inner and outer edges each with a cutting edge of the assigned printing area returned metal ring provided to notch effects in the disc spring material to avoid due to the point or line load transfer. A particularly load and fiber composite appropriate fiber layer structure of the Disc spring is achieved according to claim 4 in that this one has quasi-isotropic fiber orientation.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Teller feder gemäß Anspruch 5 in Lastrichtung vorgespannt, um zu vermeiden, daß sich die Tellerfeder bei Strebenbelastungen, die entgegengesetzt zu ihrer Lastübertragungsrichtung wirken, lockert und unkontrollier te Schlackerbewegungen durchführt. Gemäß Anspruch 5 ist die Vorspan nung der Tellerfeder zweckmäßigerweise veränderlich einstellbar, so daß die Streben-Teillast, bis zu welcher der punkt- oder linienför mige Kontakt zwischen Tellerfeder und Druckflächen wirksam ist, auf baulich einfache Weise auf einen erwünschten Wert festgelegt werden kann. In a further preferred embodiment of the invention, the plate Spring biased according to claim 5 in the load direction to avoid that the disc spring is opposed to strut loads act to their load transfer direction, loosens and uncontrolled performs slag movements. According to claim 5, the leader tion of the plate spring expediently adjustable, so that the strut partial load, up to which the point or lin effective contact between diaphragm spring and pressure surfaces is effective structurally simple way to be set to a desired value can.
Um auch an den Druckflächen eine niedrige Wärmeleitfähigkeit und zugleich einen wirksamen Schutz gegen Kerbspannungsschäden zu ge währleisten, sind diese vorzugsweise gemäß Anspruch 7 jeweils an einem Faserverbund-Druckstück ausgebildet, welches zumindest im Be reich der punkt- oder linienförmigen Kontaktzone hartmetallisiert ist.To ensure a low thermal conductivity and also on the printing surfaces at the same time effective protection against notch stress damage ensure, these are preferably each according to claim 7 a fiber composite pressure piece formed, which at least in the loading hard metalized in the point or line-shaped contact zone is.
Nach Anspruch 8 ist die Tellerfeder zweckmäßigerweise in der gegen seitigen Anschlagposition der Druckflächen zwischen deren flächigen Kontaktzonen angeordnet, wodurch die geringe Wärmeleitfähigkeit der Faserverbund-Tellerfeder auch für den bei maximaler Strebenlast wirksamen Lastübertragungspfad ausgenutzt wird.According to claim 8, the plate spring is advantageously in the against side stop position of the pressure surfaces between their flat Contact zones arranged, resulting in the low thermal conductivity of the Fiber composite disc spring also for those with maximum strut load effective load transmission path is used.
Gemäß einem weiteren, besonders bevorzugten Aspekt der Erfindung sind die Druckflächen nach Anspruch 9 zwischen den punkt- oder li nienförmigen und den anschlagbildenden Kontaktzonen jeweils mit im Lastbereich zwischen Streben-Teillast und maximaler Strebenlast wirksamen Übergangsabschnitten versehen, deren jeweilige Anlagebe reiche an der Tellerfeder sich mit wachsender Strebenlast radial vom randseitigen zum mittleren, mit der anschlagbildenden Kontaktzone zusammenwirkenden Tellerfeder-Abschnitt verlagern. Hierdurch wird erreicht, daß die wirksame Tellerfederfläche bei Überschreiten der vorgegebenen Streben-Teillast kontinuierlich abnimmt und demzufolge die Federsteifigkeit im oberen Lastbereich progressiv bis zur Höhe der über die Anschläge bewirkten, in Lastrichtung im wesentlichen starren Verkoppelung der Strebenenden ansteigt, wodurch das dynami sche Ansprechverhalten der Strebe wesentlich verbessert wird. Um dabei im Lastbereich zwischen Streben-Teillast und maximaler Stre benlast auch den Wärmeleitquerschnitt mit hoher Genauigkeit der jeweils zur Lastübertragung erforderlichen Querschnittsgröße nach zuführen und dadurch die durchschnittliche Wärmeleitfähigkeit der Strebe weiter abzusenken, empfiehlt es sich gemäß Anspruch 10 in besonders bevorzugter Weise, daß sich die jeweiligen Anlagebereiche der Übergangsabschnitte der Druckflächen an der Tellerfeder, ausge hend von der Größe der anschlagbildenden Kontaktzonen bei maximaler Strebenlast, stetig bis zum Erreichen des punkt- oder linienförmigen Kontaktes bei Streben-Teillast verkleinern, was gemäß Anspruch 11 auf baulich einfache Weise dadurch erreicht wird, daß die Übergangs abschnitte der Druckflächen entsprechend konvex gewölbt gestaltet sind. According to a further, particularly preferred aspect of the invention are the printing areas according to claim 9 between the dot or li helical and the stop-forming contact zones each with im Load range between strut partial load and maximum strut load effective transition sections, their respective systems range with the strut spring with increasing strut load radially from marginal to the middle, with the stop-forming contact zone relocate the cooperating disc spring section. This will achieved that the effective disc spring area when the predetermined strut partial load decreases continuously and consequently the spring stiffness in the upper load range progressively up to the height of those brought about by the stops essentially in the load direction rigid coupling of the strut ends increases, which makes the dynami cal response of the strut is significantly improved. Around thereby in the load range between strut partial load and maximum strut benlast also the thermal cross section with high accuracy of cross-sectional size required for load transfer feed and thereby the average thermal conductivity of the Lower strut further, it is recommended according to claim 10 in particularly preferred way that the respective investment areas the transition sections of the pressure surfaces on the plate spring, out depending on the size of the contact zones at maximum Strut load, steady until reaching the point or line Reduce contact at strut partial load, which according to claim 11 is achieved in a structurally simple manner in that the transition sections of the printing surfaces are designed to be convex are.
Ferner läßt sich, wie gemäß Anspruch 12 bevorzugt, die erfindungs gemäße Strebe dadurch ohne weiteres sowohl als Zug- als auch als Druckstrebe ausbilden, daß sie mit zwei, jeweils in einer Lastrich tung wirkenden Druckflächenpaaren mit dazwischenliegender Tellerfe der versehen ist.Furthermore, as is preferred according to claim 12, the Invention according strut thereby easily as both pull and as Form strut that they with two, each in a Lastrich pressure plate pairs with plate disc in between that is provided.
Schließlich empfiehlt es sich für den bevorzugten Anwendungsfall einer Tieftemperaturtank-Aufhängung an Bord eines Raumfahrzeuges mit beschleunigungsabhängigen Strebenbelastungen von kurzzeitig 15 g oder mehr, die Tellerfeder-Charakteristik so zu wählen, daß die punkt- oder linienförmigen Druckflächen-Kontaktzonen bis etwa 1 g wirksam sind und die in Lastrichtung im wesentlich starre Verkoppe lung über die anschlagbildenden Kontaktzonen bei etwa 15 g erreicht wird, woraus sich eine besonders wirksame Reduzierung der über die Strebe geleiteten Wärmemenge während der Lebensdauer des Raumfahr zeuges ergibt.Finally, it is recommended for the preferred application a low-temperature tank suspension on board a spacecraft acceleration-dependent strut loads of 15 g for a short time or more to choose the disc spring characteristic so that the punctiform or linear pressure surface contact zones up to about 1 g are effective and the coupling is essentially rigid in the load direction reached about 15 g via the stop-forming contact zones is, which results in a particularly effective reduction of the over Strut conducted amount of heat during the life of space travel results.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:The invention is now based on an embodiment in Connection explained in more detail with the drawings. It show in strong schematic representation:
Fig. 1 eine Zug- und Druckstrebe im Längsschnitt; und Figure 1 is a tension and compression strut in longitudinal section. and
Fig. 2a-c die Strebe gem. Fig. 1 im Ausschnitt A unter Zugbe lastungen bis zur Höhe einer der einfachen Erdbe schleunigung entsprechenden Streben-Teillast (a), im oberen Lastbereich zwischen Streben-Teillast und maximaler Strebenlast (b) und in der Anschlagposi tion bei maximaler Strebenlast von 15 g und mehr (c). Fig. 2a-c, the strut gem. Fig. 1 in section A under Zugbe loads up to the amount of a simple earth acceleration corresponding strut partial load (a), in the upper load range between strut partial load and maximum strut load (b) and in the stop position at maximum strut load of 15 g and more (c).
In den Fig. ist eine von mehreren baugleichen Zug- und Druckstreben 2 gezeigt, über die ein in Fig. 1 ausschnittsweise angedeuteter Tieftemperaturtank 4 für eine kryogene Flüssigkeit, z. B. Helium, in allen sechs Freiheitsgraden lagestabil und mit hohem Wärmeleitwider stand an der in Fig. 1 ebenfalls ausschnittsweise angedeuteten Trag struktur 5 eines Raumfahrzeuges aufgehängt ist. In the Fig., A plurality of identical construction of push-pull rods 2 is shown via which a cutout, in FIG. 1, indicated cryogenic tank 4 for a cryogenic liquid, such. B. helium, in all six degrees of freedom position stable and with high thermal resistance stood on the in Fig. 1 also partially indicated support structure 5 of a spacecraft is suspended.
Jede Strebe 2 enthält zwei rohrförmige, koaxial zueinander mit ra dialem Zwischenraum ineinandergreifende, einerseits am Tieftempera turtank 4 und andererseits an der Tragstruktur 6 gelenkig befestigte Endstücke 8, 10 aus Faserverbundwerkstoff, die jeweils in Druckrich tung der Strebe 2 durch ein plattenförmiges, am Endstück 8 befestig tes Druckstück 12.1 und ein kreisringförmiges, am Endstück 10 befe stigtes Druckstück 12.2 sowie eine zwischen diesen wirksame, ringke gelförmige Tellerfeder 14 und in Zugrichtung der Strebe 2 gleich falls durch ein plattenförmiges, am Endstück 8 befestigtes Druck stück 16.1, ein am Endstück 10 befestigtes Druckstück 16.2 und eine dazwischenliegende, ringkegelförmige Tellerfeder 18 lastübertragend miteinander verkoppelt sind.Each strut 2 contains two tubular, interlocking coaxially with ra dialem space, on the one hand at low temperature turtank 4 and on the other hand articulated to the support structure 6 end pieces 8 , 10 made of fiber composite material, each in the printing direction of the strut 2 by a plate-shaped, at the end piece 8 befestig tes pressure piece 12.1 and an annular, BEFE on the end piece 10 stigtes pressure piece 12.2 and an effective therebetween, Ringke gel plate spring 14 and in the pulling direction of the strut 2 is optionally tee by a plate-shaped, fixed on the end piece 8 pressure 16.1, a fixed end piece 10 Pressure piece 16.2 and an intermediate, ring-conical plate spring 18 are coupled to each other in a load-transmitting manner.
Die Tellerfedern 14 und 18 bestehen aus Carbon- oder Glasfaser-Ver bundwerkstoff mit einem quasiisotropen Faserlagenaufbau, also z. B. in Umfangs- und in Radialrichtung der Tellerfeder verlaufenden Uni direktionallagen und weiteren, die Unidirektionallagen unter ± 45° kreuzenden Faserlagen. Am Innen- und am Außenrand ist jede Teller feder 14, 18 durch einen Hartmetallring 20.1 bzw. 20.2 mit einer dem angrenzenden Druckstück 12 bzw. 16 zugekehrten, kreislinienförmigen Schneide 22 eingefaßt.The plate springs 14 and 18 consist of carbon or glass fiber composite material with a quasi-isotropic fiber layer structure, that is to say, for. B. in the circumferential and radial directions of the diaphragm spring uni directional layers and other, the unidirectional layers under ± 45 ° crossing fiber layers. On the inner and outer edge, each plate spring 14 , 18 is bordered by a hard metal ring 20.1 or 20.2 with an adjacent pressure piece 12 or 16 facing, circular cutting edge 22 .
Die mit der Tellerfeder 14 bzw. 18 zusammenwirkenden Druckflächen 24.1 und 24.2 der Druckstücke 12 bzw. 16 bestehen jeweils aus einer linienförmigen Kontaktzone a, an der sich die Tellerfeder 14 bzw. 18 bis zu einer vorgegebenen Streben-Teillast über die am Tellerfeder rand befestigte Metallring-Schneide 22 abstützt, einem konvex ge wölbten Übergangs-Flächenabschnitt b, der mit der oberen bzw. unte ren Tellerfeder-Mantelfläche im Lastbereich zwischen vorgegebener Teillast und maximaler Strebenlast zusammenwirkt, sowie einer daran anschließenden, ebenflächigen, kreisringförmigen Kontaktzone c, wo bei die Kontaktzonen c jedes Druckflächenpaares 24 in Strebenlängs richtung fluchtend übereinanderliegen und bei maximaler Strebenlast auf die weiter unten näher erläuterte Weise unter Zwischenschaltung der Tellerfeder 14 bzw. 18 gegenseitig auf Anschlag verfahren.The interacting with the plate spring 14 and 18 pressure surfaces 24.1 and 24.2 of the pressure pieces 12 and 16 each consist of a linear contact zone a, on which the plate spring 14 or 18 up to a predetermined strut partial load on the metal ring attached to the edge of the plate spring -Cutting 22 supports, a convex ge curved transition surface section b, which interacts with the upper or lower ren spring plate surface in the load range between the specified partial load and maximum strut load, and an adjoining, flat, circular contact zone c, where the contact zones c each pair of pressure surfaces 24 lie one above the other in the strut longitudinal direction and at maximum strut load move in the manner explained in more detail below with the interposition of the plate spring 14 or 18 against each other to the stop.
Die Druckstücke 12 und 16 sind zumindest im Bereich ihrer punkt- oder linienförmigen Kontaktzonen a etwa mittels des Verstärkungsrin ges 26 gem. Fig. 2 hartmetallisiert und können im übrigen ebenfalls aus Faserverbundwerkstoff hergestellt sein. Das Druckstück 16.1 ist mit dem Streben-Endstück 8 einstellbar verschraubt, so daß die Tel lerfedern 14, 18 im entlasteten Zustand der Strebe 2 unter Vorspan nung gesetzt werden können. Die Vorspannung wird so groß gewählt, daß die Tellerfeder 14 in der Anschlagposition des in Streben-Zug richtung wirkenden (gem. Fig. 1 unteren) Druckflächenpaares 24 und die Tellerfeder 18 in der Anschlagposition des in Druckrichtung wir kenden Druckflächenpaares 24 mit der Schneide 22 noch in punkt- oder linienförmigen Kontakt an dem zugeordneten Verstärkungsring 26 bleibt.The pressure pieces 12 and 16 are at least in the area of their point or line-shaped contact zones a, for example by means of the reinforcing ring 26 according to FIG. Fig. 2 hard metallized and can also be made of fiber composite material. The pressure piece 16.1 is screwed to the strut end piece 8 adjustable, so that the Tel lerfedern 14 , 18 can be set under tension in the relieved state of the strut 2 . The preload is chosen so large that the plate spring 14 in the stop position of the strut-train direction (according to FIG. 1 lower) pressure surface pair 24 and the plate spring 18 in the stop position of the pressure surface pair 24 with the cutting edge 22 still remains in point or line contact on the associated reinforcing ring 26 .
Für den Zugbelastungsfall der Strebe 2 im unteren Lastbereich bis zu der vorgegebenen Streben-Teillast ist die Stellung der kraftübertra genden Teile 16, 18 in Fig. 2a dargestellt. Die Lastübertragung zwischen den Streben-Endstücken 8, 10 erfolgt über den für diesen Lastbereich ausreichenden, punkt- oder linienförmigen Kontakt zwi schen den Kontaktzonen a und den Tellerfederschneiden 22, also über sehr kleine Lastübertragungs- und damit auch Wärmeleitquerschnitte, so daß die Strebe 2 - unter Einbeziehung der geringen Wärmeleitfä higkeit des Faserverbundmaterials - in den Phasen niedriger Bela stung einen sehr hohen Wärmeleitwiderstand besitzt.For the tensile load case of the strut 2 in the lower load range up to the predetermined strut partial load, the position of the force-transmitting parts 16 , 18 is shown in Fig. 2a. The load transfer between the strut end pieces 8 , 10 takes place via the point-or line-shaped contact sufficient for this load range between the contact zones a and the cup spring washers 22 , that is to say via very small load transmission and thus also heat-conducting cross sections, so that the strut 2 - including the low thermal conductivity of the fiber composite material - has a very high thermal conductivity in the phases of low load.
Wird die Teillastgrenze überschritten, so wird die Tellerfeder 18 so stark weiterverformt, daß die Übergangsabschnitte b der Druckflächen 16.1 und 16.2 mit den Mantelflächen der Tellerfeder 18 kraftübertra gend zusammenwirken (Fig. 2b), wobei sich die Tellerfederschneiden 22 von den Kontaktzonen a abheben. Infolge der zu den flächigen Kon taktzonen c hin abnehmenden Krümmung der Übergangsabschnitte b nimmt die Breite, x, der kreisringförmigen, tellerfederseitigen Anlagebe reiche K der Druckflächen 24.1 und 24.2 mit zunehmender Strebenlast kontinuierlich zu, so daß sich der wirksame Lastübertragungs- und Wärmeleitquerschnitt der Strebe 2 selbsttätig an die jeweils einwir kende Strebenlast anpaßt. Gleichzeitig wandern die Anlagebereiche K der Druckflächen 24.1 und 24.2 mit zunehmender Strebenlast radial nach innen bzw. außen zur Mitte der Tellerfeder 18 hin, wodurch sich die zwischen den Druckstücken 16.1 und 16.2 wirksame, radiale Tel lerfederlänge - unter entsprechender, hierzu umgekehrt proportiona ler Erhöhung der Federsteifigkeit - verringert und gegen Null geht, wenn die Strebe 2 die Anschlagposition maximale Flächenkontakts (Fig. 2c) erreicht, in der die ebenflächigen Kontaktzonen c der Druckflächen 24.1 und 24.2 unter Zwischenlage des mittleren Teller federabschnitts aufeinanderstoßen und eine im wesentlichen starre Verkoppelung der Streben-Endstücke 8, 10 bei maximaler Strebenlast bewirken. In gleicher Weise wird im Druckbelastungsfall eine last abhängige Anpassung der Lastübertragungs- und Wärmeleitquerschnitte mittels der dann kraftübertragenden Teile 12, 14 erreicht.If the part load limit is exceeded, the diaphragm spring 18 is further deformed so strong that the transition portions b of the pressure surfaces 16.1 and 16.2 with the lateral surfaces of the plate spring 18 operating power quietly cooperating (Fig. 2b), wherein the plate spring blades 22 apart from the contact zones a. As a result of the curvature of the transition sections b decreasing towards the flat contact zones c, the width, x, of the circular, plate spring-side abutment areas K of the pressure surfaces 24.1 and 24.2 increases continuously with increasing strut load, so that the effective load transmission and thermal conductivity cross section of the strut 2 automatically adjusts to the respective strut load. At the same time, the contact areas K of the pressure surfaces 24.1 and 24.2 move radially inwards and outwards towards the center of the plate spring 18 with increasing strut load, which increases the effective radial spring length between the pressure pieces 16.1 and 16.2 - with a corresponding, inversely proportional increase in the Spring stiffness - reduced and approaching zero when the strut 2 reaches the stop position of maximum surface contact ( Fig. 2c), in which the flat contact zones c of the pressure surfaces 24.1 and 24.2 meet with the intermediate section of the spring plate and an essentially rigid coupling of the strut- Carry out end pieces 8 , 10 at maximum strut load. In the same way, in the event of pressure loading, a load-dependent adaptation of the load transmission and heat-conducting cross sections is achieved by means of the then force-transmitting parts 12 , 14 .
Infolge des lastabhängig variablen Wärmeleitwiderstandes der Strebe 2 wird der im zeitlichen Durchschnitt über die Strebe 2 geleitete Wärmestrom - bei entsprechender Bemessung der Tellerfedern 14, 18 und der Streben-Teillastgrenze - maßgeblich durch den vergleichswei se hohen Wärmeleitwiderstand der punkt- oder linienförmigen Druck stück-Kontaktzonen a bestimmt. In dem bevorzugten Anwendungsfall einer Tieftemperatur-Aufhängung an Bord eines Raumfahrzeuges wird die Strebe 2 so ausgelegt, daß bis zur Höhe der Ruhemasse des ge füllten Tieftemperaturtanks, also unter der Wirkung der einfachen Erdbeschleunigung und im Orbit, die Kraftübertragung über die punkt- oder linienförmigen Kontaktzonen a erfolgt und der Anschlag-Lastpfad über die flächigen Kontaktzonen c nur kurzzeitig, vor allem beim Start, wo Beschleunigungen von 15 g und mehr erreicht werden, zur Wirkung kommt. Im Vergleich zu der Wochen bis Jahre dauernden Le benszeit eines Raumfahrzeuges fällt die in der Startphase bewirkte Verringerung des Wärmeleitwiderstandes der Strebe 2 kaum ins Ge wicht.As a result of the load-dependent, variable thermal conductivity of the strut 2 , the heat flow conducted over time via the strut 2 - with appropriate dimensioning of the plate springs 14 , 18 and the strut partial load limit - is significant due to the comparatively high thermal conductivity of the point or line pressure piece contact zones a determined. In the preferred application of a low-temperature suspension on board a spacecraft, the strut 2 is designed so that up to the amount of the rest mass of the filled low-temperature tank, i.e. under the effect of simple acceleration of gravity and in orbit, the power transmission via the point or line-shaped contact zones a occurs and the impact load path across the flat contact zones c only takes effect for a short time, especially at the start, where accelerations of 15 g and more are achieved. Compared to the lifespan of a spacecraft that lasts for weeks or years, the reduction in the thermal resistance of the strut 2 caused in the starting phase is of little importance.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1993
- 1993-09-16 DE DE19934331460 patent/DE4331460C1/en not_active Expired - Fee Related
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