DE602004000073T2

DE602004000073T2 - Verstellbare Struktur für ein Bordgerät eines Raumfahrzeuges

Info

Publication number: DE602004000073T2
Application number: DE602004000073T
Authority: DE
Inventors: Christian Desagulier
Original assignee: EADS Space Transportation SA
Current assignee: EADS Space Transportation SA
Priority date: 2003-04-14
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2024-03-16
Also published as: EP1468912A1; JP2004314948A; FR2853625A1; EP1468912B1; DE602004000073D1; ATE303298T1; FR2853625B1; ES2247577T3; RU2004111352A

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine verstellbare Struktur für ein Bordgerät eines Raumfahrzeuges.
Es sind zahlreiche Vorrichtungen bekannt, wie zum Beispiel Solargeneratoren, radioelektrische Antennen, Sonnenschutz, usw., die aus einer Einheit von untereinander mit Gelenken verbundenen Elementen bestehen, damit die besagte Einheit vor und während des Startes zusammengefaltet werden und einen minimalen Platz an Bord eines Raumfahrzeuges beanspruchen kann. Nachdem das besagte Fahrzeug ins Weltall gebracht wurde, wird besagte Elementeeinheit auseinandergefaltet, damit die Vorrichtung ihre Betriebskonfiguration einnehmen kann.
Zur Gliederung solcher Elemente benutzt man bekanntlich Gelenksysteme mit automatischer Entfaltung, wie jene, die z.B. in den Dokumenten US-3 386 128, FR-2 122 087 und FR-2 635 077 beschrieben werden. Für ihre automatische Entfaltung verwenden diese Systeme Energie von angespannten Federn in gefalteter Position der besagten Elemente.
Solche automatischen Gelenksysteme sind relativ schwer und kompliziert, und ihre Entfaltung ist besonders bezüglich des Anfangsmoments und der Faltgeschwindigkeit schwer zu kontrollieren.
Im Übrigen war durch das Dokument US-3 406 404 bereits eine verstellbare Struktur für einen Apparat bekannt, der dafür vorgesehen war, an Bord eines Raumfahrzeuges installiert zu werden, wobei die besagte Struktur sich zusammensetzt aus:

– einer Basis,
– auf der besagten Basis angebrachten Zugelementen, und
– mit den besagten Zugelementen verbundenen elastischen Bändern,

In dieser bekannten Struktur besteht der besagte Apparat aus einer elastischen Haut, die durch Wirkung der besagten elastischen Bänder auf auseinanderfaltbare Gliederbauten gespannt ist, wodurch es nicht möglich ist, eine große Formgenauigkeit für den besagten Apparat in seinem Funktionszustand unter Spannung zu erreichen.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die vorstehend genannten Unzulänglichkeiten zu beseitigen.
Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung die verstellbare Struktur des hier oben genannten Typs dahingehend bemerkenswert, dass sie mit mehreren starren Elementen ausgestattet ist, die mittels einer elastischen Haut locker untereinander und mit der besagten Basis verbunden sind, sowie dahingehend, dass die besagten elastischen Bänder mit den besagten starren Elementen so verbunden sind, dass in dem genannten Funktionszustand unter Spannung die starren Elemente bis zum Anschlag an die besagte Basis reichen und sich untereinander berühren.
Solange wie die besagten Zugelemente nicht auf die besagten elastischen Bänder einwirken, befindet sich die beschriebene Struktur in einem entspannten oder gelockerten Zustand, welcher der Lagerfähigkeit entsprechen kann. Wenn aber die Zugelemente an den elastischen Bändern ziehen, werden die besagten starren Elemente durch die Spannung des elastischen Bandes fest gegen die besagte Basis gedrückt. Der Apparat befindet sich nunmehr exakt in einem Spannungszustand, der seinem Funktionszustand entspricht.
Die Umsetzung der besagten Zugelemente kann auf verschiedene bekannte Arten erfolgen.
Sie sind jedoch bevorzugt mindestens entweder mit einer komprimierten Feder oder mit einer aufblasbaren Blase ausgestattet.
Um im Spannungszustand der besagten starren Elemente die Starrheit der Verbindung zwischen diesen Letztgenannten und der besagten Basis zu gewährleisten, ist es von Vorteil, dass diese zwecks ihres Zusammenwirkens untereinander über entsprechend dafür geeignete Oberflächen verfügen, um so den starren Elementen eine stabile Lage auf der Basis zu verschaffen, unter der Wirkung der besagten Zugelemente auf die besagten Bänder.
Gemäß einer ersten Ausführungsart der Erfindung bilden die besagten starren Elemente mindestens teilweise ein Funktionsorgan des besagten Apparates, wobei die besagte elastische Haut nur dazu dient, eine lockere Verbindung der starren Elemente untereinander und mit der Basis zu schaffen.
In einer Variante kann die elastische Haut neben ihrer Funktion, eine lockere Verbindung der besagten Elemente untereinander und mit der besagten Basis zu schaffen, mindestens teilweise ein Funktionsorgan des besagten Apparates darstellen, bei dem die starren Elemente nur als zumindest teilweise Stütze für die besagte elastische Haut dienen.
Die besagten starren Elemente können rund um die besagte Basis verteilt sein und die besagten Zugelemente können mit den elastischen Bändern aller starren Elemente verbunden sein. In diesem Fall ist es vorteilhaft, dass die besagte elastische Haut im entspannten Zustand der elastischen Bänder zumindest annähernd die Form einer Untertasse darstellt und dass die besagten starren Elemente zumindest annähernd die Form von Sektoren darstellen, die zur besagten Basis hin zusammenlaufen.
Zu Wiederholungszwecken, um zu verhindern, dass ein starres Element seinen Spannungszustand infolge des Reißens seines elastischen Bandes nicht einnehmen kann, hat man dergestalt vorgesorgt, dass jedes starre Element mit der besagten Basis durch mindestens zwei elastische Bänder verknüpft ist, wobei jedes elastische Band mit mindestens zwei nebeneinander liegenden starren Elementen verbunden ist.
Die Abbildungen der beigefügten Zeichnung machen sehr gut deutlich, wie die Erfindung umgesetzt werden kann. Auf diesen Abbildungen beschreiben gleich lautende Referenzen ähnliche Elemente.
Die 1 ist eine schematische Vorderansicht einer Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung für einen Antennenreflektor, mit Teilausschnitt und im entspannten Zustand.
Die 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II-II der 1.
Die 3 ist eine schematische Vorderansicht des Antennenreflektors der 1 und 2 unter Spannung.
Die 4 ist ein Querschnitt entlang der Linie IV-IV der 3.
Die 5 ist ein Teilschnitt entlang der Linie V-V der 3.
Die 6 ist eine schematische Vorderansicht mit Teilausschnitt und im entspannten Zustand von einer Ausführungsart für eine Antennenreflektorstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die 7 ist ein Querschnitt entlang der Linie VII-VII der 6.
Die 8 ist eine schematische Vorderansicht des Antennenreflektors der 6 und 7 unter Spannung.
Die 9 ist ein Querschnitt entlang der Linie IX-IX der 8.
Die 10 ist ein Teilschnitt entlang der Linie X-X der 8.
Die 1 bis 5 stellen als Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Parabolantennen-Reflektor I dar, der entweder einen entspannten Ruhezustand (1 und 2) oder einen Funktionszustand unter Spannung (3, 4 und 5) einnehmen kann.
Der Antennenreflektor I enthält eine Vielzahl von starren Elementen 1.1 bis 1.8 in der Gestalt von Sektoren des besagten Reflektors, die rund um eine Basis 2 verteilt sind und jeder durch seitliche Ränder 3 und 4 begrenzt wird, welche Strahlen des besagten Reflektors entsprechen.
Durch ihre hintere nicht funktionelle Seite sind die besagten Elemente 1.1 bis 1.8 mit einer elastischen Haut 5 verbunden, zum Beispiel in Form einer ringförmigen Untertasse. Im entspannten Zustand des Antennenreflektors I (1 und 2) sind die Elemente 1.1 bis 1.8 so über die besagte elastische Haut 5 ausgebreitet, dass die seitlichen Ränder 3 und 4 von zwei nebeneinander liegenden Elementen voneinander abgespreizt werden, wobei zwischen ihnen ein freier Streifen 6 der besagten Haut 5 bestehen bleibt.
Der zentrale Teil der elastischen Haut 5 ist außerdem mit der besagten Basis 2 verbunden, an der von der Referenz 7 auf den 2 und 4 bezeichneten Stelle.
Solange der besagte Reflektor I sich im entspannten Zustand befindet, werden die Innenränder 8 der Elemente 1.1 bis 1.8 von der Basis 2 durch einen freien Ring 9 von der Haut 5 getrennt.
Im Innern der besagten Basis 2 befindet sich ein durch eine Feder 11 geladener Hebel oder eine analoge Vorrichtung 10. Im entspannten Zustand des Reflektors I wird die Feder 11 durch eine nicht dargestellte Blockiervorrichtung zusammengedrückt gehalten.
Schließlich ist der Hebel 10 mit den starren Elementen 1.1 bis 1.8 durch elastische Bänder 12 verbunden. In dem dargestellten Beispiel werden durch jedes elastische Band 12 zwei nebeneinander liegende starre Elemente mit dem Hebel 10 verknüpft. Zum Beispiel durchqueren die elastischen Bänder 12 die besagten starren Elemente 1.1 und 1.8 in Längsrichtung und bilden eine Öse an deren äußeren Rand, um von einem Element zum angrenzenden Element überzugehen.
Wenn man den besagten Reflektor in seine Betriebskonfiguration bringen will, entfernt man die Blockiervorrichtung der Feder 11 in ihrem komprimierten Zustand. Diese Feder 11 dehnt sich also aus, wobei sie den Hebel 10 zurückstößt, der seinerseits die Bänder 12 strafft, so dass die besagten starren Elemente 1.1 bis 1.8 einerseits an die Basis 2 angenähert werden und andererseits sich einander annähern. Am Ende des Vorgangs gehen die starren Elemente bis zum Anschlag an die Basis 2 und berühren sich untereinander, so dass der Seitenrand 3 des einen Elements gegen den Seitenrand 4 des angrenzenden Elements anstößt. Daraus ergibt sich, dass sich rund um die Basis 2 an der Stelle des Rings 9 ein Polster 13 (siehe 4) aus elastischer Haut 5 bildet und dass sich Polster 14 (siehe 5) aus elastischer Haut 5 zwischen jedem angrenzenden Elementepaar 1.1 bis 1.8 bilden, in Übereinstimmung mit den freien Streifen 6.
Um diesen starren Elementen 1.1 bis 1.8 eine stabile Lage auf der besagten Basis 2 zu verschaffen, sind die Innenränder 8 der besagten Elemente und die Basis selbst mit entsprechenden Oberflächen 15 und 16 ausgestattet, die in der Lage sind, zu diesem Zweck untereinander zusammenzuwirken.
In der Ausführungsart I der 1 bis 5 bildet jedes starre Element 1.1 bis 1.8 durch seine der elastischen Haut 5 entgegengesetzte Vorderseite einen funktionellen Teil des besagten Reflektors I, wobei die besagte elastische Haut 5 nur eine lockere Verbindungsfunktion zwischen den besagten starren Elementen 1.1 bis 1.8 und der Basis 2 ausübt.
Im Gegenteil dazu übt die elastische Haut in der Ausführungsart II der 6 bis 10 nicht nur die vorgenannte lockere Verbindungsfunktion aus, sondern bildet außerdem den funktionellen Teil des Reflektors II, wobei die starren Elemente 1.1 bis 1.8 nunmehr nur als Stütze für die besagte Haut 17 dienen.
Im Reflektor II findet man alle hinsichtlich der 1 bis 5 beschriebenen Elemente 1.1 bis 1.8, 2 bis 4, 8, 10 bis 12, 15 und 16 wieder. Jedoch wird bei diesem Reflektor II die unter die starren Elemente 1.1 bis 1.8 gelegte elastische Haut 5 weggelassen und ersetzt durch eine elastische Haut 17 in Form einer Untertasse, die die Vorderseite der besagten starren Elemente 1.1 bis 1.8 bedeckt und mit der besagten Basis 2 durch ihren zentralen Teil 22 verbunden ist. In diesem Fall ist die elastische Haut 17 mit freien Streifen 18 ausgestattet (vergleichbar mit den freien Streifen 6), die zwischen jedem angrenzenden Paar der besagten starren Elemente 1.1 bis 1.8 entstanden sind, und einem freien Ring 19 (vergleichbar mit dem Ring 9) rings um den besagten zentralen Teil 22. Wenn die Feder 11 entspannt wird, bilden sich anstelle der freien Streifen 18 Spalten 20, die zwischen den angrenzenden Rändern 3 und 4 der besagten starren Elemente 1.1 bis 1.8 mit Haut 17 bedeckt sind, und anstelle des Rings 19 bildet sich ein ringförmiges Polster 21.
In den zwei vorstehend beschriebenen Beispielen wurden die Zugelemente in Form einer Feder 11 dargestellt. Es versteht sich von selbst, dass diese durch eine aufblasbare Blase, hier nicht dargestellt, ersetzt werden könnte.
Man wird bemerken, dass die verstellbare Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung, nachdem sie von den besagten Zugelementen in Spannung versetzt worden ist, durch Weglassen der Wirkung der besagten Zugelemente wieder zum entspannten oder gelockerten Zustand zurückkehren kann.
Weiterhin wird man bemerken, da im Ausführungsbeispiel II der 6 bis 10 die besagten Elemente 1.1 bis 1.8 durch die Haut 17 bedeckt werden, dass diese Elemente durchbrochen werden können. Im Übrigen kann das Polster 21 (9) eventuell unter den besagten Elementen 1.1 bis 1.8 gebildet werden, anstatt sich an der Seite der besagten Haut 17 zu befinden.

Claims

Verstellbare Struktur für einen Apparat (I, II), der zum Einbau an Bord eines Raumfahrzeugs bestimmt ist, wobei die besagte Struktur ausgestattet ist mit: – einer Basis (2), – Zugelementen (11), die auf der Basis (2) angebracht sind, und – elastischen Bändern (12), die mit den Zugelementen (11) verbunden sind, so dass der Apparat durch Wirkung der Zugelemente (11) auf die elastischen Bänder (12) von einem entspannten Ruhezustand in einen Funktionszustand unter Spannung übergehen kann, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit mehreren starren Elementen (1.1 bis 1.8) versehen ist, die in lockerer Form untereinander und mit der Basis (2) mittels einer elastischen Haut (5, 17) verbunden sind, sowie dadurch, dass die elastischen Bänder (12) mit den starren Elementen (1.1 bis 1.8) so verbunden sind, dass die starren Elemente (1.1 bis 1.8) im Funktionszustand unter Spannung bis zum Anschlag an die Basis (2) gehen und sich untereinander berühren.
Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugelemente (11) mindestens eine komprimierte Feder aufweisen.
Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugelemente (11) mindestens eine aufblasbare Blase aufweisen.
Struktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (2) und die starren Elemente (1.1 bis 1.8) mit entsprechenden Oberflächen (15, 16) ausgestattet sind, die geeignet sind, untereinander zusammenzuwirken, um den starren Elementen (1.1 bis 1.8) bei Wirkung der besagten Zugelemente (11) auf die Bänder (12) eine stabile Lage auf der Basis (2) zu verschaffen.
Struktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die starren Elemente (1.1 bis 1.8) mindestens teilweise ein Funktionsorgan des Apparats (I) bilden, wobei die elastische Haut (5) nur die Funktion einer lockeren Verbindung der starren Elemente (1.1 bis 1.8) untereinander und mit der Basis (2) ausübt.
Struktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Haut (17) neben ihrer Funktion einer lockeren Verbindung der starren Elemente (1.1 bis 1.8) untereinander sowie mit der Basis (2) mindestens teilweise ein Funktionsorgan des Apparates (II) darstellt, wobei die starren Elemente (1.1 bis 1.8) nur als zumindest teilweise Stütze für die elastische Haut (17) dienen.
Struktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die starren Elemente (1.1 bis 1.8) rings um die Basis (2) verteilt sind und dadurch, dass die Zugelemente (11) mit den elastischen Bändern (12) aller starren Elemente (1.1 bis 1.8) verbunden sind.
Struktur gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Haut (5, 17) im entspannten Zustand der elastischen Bänder (12) zumindest annähernd die Form einer Untertasse darstellt.
Struktur gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die starren Elemente (1.1 bis 1.8) zumindest annähernd die Form von Sektoren darstellen, die zur Basis (2) hin zusammenlaufen.
Struktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedes starre Element (1.1 bis 1.8) mit der Basis (2) durch mindestens zwei elastische Bänder (12) verknüpft ist, wobei jedes elastische Band (12) mit mindestens zwei nebeneinander liegenden starren Elementen (1.1 bis 1.8) verbunden ist.