DE60201898T2 - Solargeneratorstruktur für satelliten mit verstrebungselementen zwischen pa neelen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Solargeneratorstruktur für Satelliten, beinhaltend mehrere Solarpanels, welche jeweils eine plane Oberfläche aufweisen, wobei die besagten Panels in der besagten Struktur übereinander angeordnet sind und die besagte Struktur mindestens eine Schraube beinhaltet, welche die besagten Panels zusammengedrückt hält, und wobei zwei aufeinanderfolgende Panels über Auflager, die am Rand der besagten Panels angeordnet sind, in Berührung stehen.
• Die Erfindung bezieht sich auf Solargeneratorstrukturen, die als Unterkonstruktion von Photovoltaik-Panels dienen, welche während einer Startphase des Satelliten übereinander liegen, und anschließend diese Panels entfalten, so daß ein Generator entsteht, dessen Panels beispielsweise alle einer Ebene liegen. Die Notwendigkeit zur Erhöhung der Leistung solcher Generatoren führt beispielsweise zur Verwendung von Photovoltaikzellen hoher Leistung in Panels, die in einer klassischen Struktur angeordnet sind, was erhebliche zusätzliche Fertigungskosten verursacht, da diese Hochleistungszellen sehr kostenintensiv sind. Die Dimensionierung dieses Strukturtyps und der Panels, die er beinhaltet, richtet sich im allgemeinen nach Beanspruchungen, die in mehreren Richtungen wirken und in der Startphase des Satelliten und insbesondere aufgrund unterschiedlicher Schwingungsmoden auftreten, die in dieser Phase angeregt werden. In diesen Strukturen sind allgemein Stapelsäulen anzutreffen, die den Stapel von Panels in einer zu den Panelebenen orthogonalen Richtung durchqueren und dazu dienen, die Panels zusammenzudrücken, damit diese die mechanischen Beanspruchungen der Startphase besser aufnehmen. Diese Stapelsäulen bestehen aus mehreren Hohlbuchsen, die jeweils kraftschlüssig mit einem Panel verbunden sind und zusammen einen Kanal bilden, durch welchen eine Schraube verläuft, welche die Hohlbuchsen zusammendrückt. Diese Stapelsäulen sind von den Panelrändern ausreichend weit entfernt, um nicht mit der Ausfaltkinematik zu kollidieren.
• Bei einer solchen Struktur ergibt sich aus der Erweiterung um ein Panel eine Erhöhung der Stapeldicke und des Generatorgewichts, was keine zufriedenstellende Verbesserung des Leistungs-Gewichts-Verhältnisses des Generators zuläßt.
• Eine solche Struktur wird in JP 58-214500 A beschrieben.
• Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beheben, weshalb eine Struktur vorgeschlagen wird, die eine Verringerung des Panelgewichts gestattet.
• Zu diesem Zweck ist der Gegenstand der Erfindung eine Solargeneratorstruktur für Satelliten, die mehrere Solarpanels beinhaltet, welche jeweils eine plane Oberfläche aufweisen, wobei die besagten Panels in der besagten Struktur übereinander angeordnet sind und die besagte Struktur mindestens eine Schraube beinhaltet, welche die besagten Panels zusammengedrückt hält, und wobei zwei aufeinanderfolgende Panels über Auflager, die am Rand der besagten Panels angeordnet sind, in Berührung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß geklebte und über die Oberfläche der Panels verteilte Verstrebungselemente so zwischen zwei aufeinanderfolgenden Panels angeordnet sind, daß der Kontakt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Panels verbessert wird, damit die besagte Struktur in der Startphase des besagten Satelliten eine höhere mechanische Beständigkeit aufweist.
• Eine solche Konstruktion bewirkt, daß ein Teil der Beanspruchungen wegen der Verstrebungselemente von den Panels selbst aufgenommen wird, was es beispielsweise ermöglicht, die Dicke der besagten Panels zu verringern, um ihre Anzahl zu erhöhen.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beinhaltet die Überlagerung abwechselnd zwei halbstarre Panels und ein starres Panel. Mit dieser Anordnung können starre Panels bekannter Bauart verwendet werden, wobei eines der halbstarren Panels eine spezielle Dimensionierung im Hinblick auf eine Senkung der Entwicklungs- und Herstellungskosten aufweist, da halbstarre Panels weniger komplex aufgebaut sind.
• Gemäß einer anderen speziellen Ausführungsform der Erfindung beinhaltet die Struktur vier starre und sechs halbstarre Panels. Bei dieser Dimensionierung erreicht der Solargenerator eine hohe Leistung bei zugleich geringeren Abmessungen.
• Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die ohne Beschränkung der Allgemeingültigkeit lediglich eine mögliche Realisierungsform veranschaulichen.
• 1 ist eine Teilansicht eines Schnittbildes der Struktur der Erfindung.
• 2 ist eine schematische Darstellung eines Panels der Struktur von oben gesehen.
• 3 ist eine schematische Darstellung einer Variante der erfindungsgemäßen Struktur im ausgefalteten Zustand, welche sechs Panels beinhaltet.
• Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Struktur besteht im Prinzip aus einem Stapel rechteckiger Solarpanels, welche ungefähr ein Parallelepiped bilden. Dieser Stapel beinhaltet insbesondere vier starre Panels PR großer Dicke, zwischen denen jeweils paarweise sechs halbstarre Panels PS geringer Dicke eingefügt sind. Diese zehn Panels bestehen beispielsweise aus einer Wabenstruktur, die ein Netz aus Photovoltaikzellen trägt, und werden von mehreren Stapelsäulen CG im rechten Winkel zur Panelebene durchquert. Diese Säulen sollen die Panels zusammenhalten, die übereinandergeschichtet sind, um die Aufnahme der Beanspruchungen zu begünstigen, denen die Struktur während der Startphase des Satelliten ausgesetzt ist. Allgemeiner gesagt, besteht jede Stapelsäule CG aus mehreren übereinandergeschichteten und zusammengedrückten Hohlbuchsen DO. Jede Hohlbuchse besteht aus Metall oder einem Verbundwerkstoff und ist kraftschlüssig mit einem zugehörigen Panel verbunden. Durch diese Hohlbuchsen DO verläuft eine Schraube TI, die den Panelstapel komprimiert, indem sie auf die Fassungen der oberen und unteren Panels der Struktur drückt. Genauer gesagt, werden die Panels im Bereich der Hohlbuchsen DO sowie an Druckpunkten, die in 1 nicht dargestellt und am Rand der einzelnen Panels angeordnet sind, zusammengedrückt. Vor dem Ausfalten des Solargenerators wird diese Schraube TI beispielsweise nach einem pyrotechnischen Verfahren durchtrennt, so daß die Panels mechanisch voneinander Iosgelöst werden und sich entfalten können.
• In der erfindungsgemäßen Struktur sind zwischen den aufeinanderfolgenden Panels Verstrebungselemente CA angeordnet, die über die Paneloberfläche verteilt sind, um die mechanische Kopplung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Panels weiter zu erhöhen. Die Struktur bildet somit einen Block, der in der Lage ist, die beim Startvorgang auftretenden Beanspruchungen besser aufzunehmen. Durch das Hinzufügen solcher Verstrebungselemente kann die Steifigkeit der Panels reduziert werden, was dazu beiträgt, das Leistungs-Massen-Verhältnis der Baugruppe zu verbessern.
• Wie aus 2 ersichtlich, sind die Verstrebungselemente CA der erfindungsgemäßen Struktur vorteilhafterweise gleichmäßig über die Oberfläche der Panels verteilt, und zwar so, daß sie mit den Buchsen DO und den Auflagern AL eine Serie von Kontaktpunkten bilden, die sich homogen über die gesamte Oberfläche jedes Panels verteilen. Genauer gesagt, zeigt die 2 eine Draufsicht auf ein Panel der erfindungsgemäßen Struktur, das acht Buchsen DO und acht Auflager AL beinhaltet, und in welchem diese verschiedenen Druckpunkte durch elf Verstrebungselemente CA zu einer Serie von Kontaktpunkten ergänzt werden, die homogen über die gesamte Paneloberfläche verteilt sind. Eine solche Dimensionierung ist hier als Beispiel dargestellt, wobei die erfindungsgemäße Struktur selbstverständlich auch eine andere Zahl von Stapelsäulen, Auflagern und Verstrebungselementen aufweisen könnte, ohne daß hierdurch der Geltungsbereich der Erfindung verlassen würde. Die Verstrebungselemente CA der erfindungsgemäßen Struktur sind beispielsweise auf der Rückseite der Panels aufgeklebt und drücken auf eine entsprechende Zone des folgenden Panels. Diese Verstrebungselemente sind aus einem elastischen Werkstoff hergestellt, damit sie die Vibrationen besser absorbieren, und könnten aus dem Stapel bestehen, der einerseits dafür vorgesehen ist, mit einem der Panels verklebt zu werden, und andererseits als Kontakt dient, der auf das folgende Panel drückt. Jeder Kontaktteil könnte im konkreten Fall auf eine oder mehrere Zellen oder auf eine Panelzone, die keine Zellen beinhaltet, drücken.
• Wie aus 3 ersichtlich, kann sich diese Struktur ebenso wie die Strukturen nach dem bisherigen Stand der Technik so entfalten, daß sich die verschiedenen Panels in einer einzigen Ebene ausrichten. Genauer gesagt, entfalten sich die kraftschlüssig miteinander verbundenen starren Panels PR so, daß sie entlang einer Symmetrieachse AX des Solargenerators ausgerichtet sind. Die halbstarren Panels PS sind jeweils mit einem starren Panel PR verbunden, um sich seitlich gegenüber den starren Panels PR zu entfalten.
• Als Variante könnten die halbstarren Panels PS reflektierende Panels sein, die mit den starren Panels PR einen Winkel einschließen, um so den Lichtstrom zu den starren Panels zu erhöhen. Bei dieser Variante könnten die halbstarren Panels PS beispielsweise mit einer reflektierenden Folie beschichtet sein, wie sie in den Panel-Architekturen verwendet werden, die zur Fokussierung von Lichtströmen dienen.

Claims (4)

1. Solargeneratorstruktur für Satelliten, beinhaltend mehrere Solarpanels (PR, PS), welche jeweils eine plane Oberfläche aufweisen, wobei die besagten Panels in der besagten Struktur (ST) übereinander angeordnet sind, wobei besagte Struktur mindestens eine Schraube (TI) beinhaltet, welche die besagten Panels (PR, PS) zusammengedrückt hält, und wobei zwei aufeinanderfolgende Panels über Auflager (AL), die am Rand der besagten Panels angeordnet sind, in Berührung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß Verstrebungselemente (CA) geklebt, über die Oberfläche der Panels (PR, PS) verteilt und so zwischen zwei aufeinanderfolgenden Panels angeordnet sind, daß der Kontakt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Panels verbessert wird und die besagte Struktur in der Startphase des besagten Satelliten eine höhere mechanische Beständigkeit aufweist.
2. Panelstruktur gemäß Anspruch 1, in welcher jeweils zwei halbstarre Panels (PS) und ein starres Panel (PR) abwechselnd übereinandergeschichtet sind.
3. Panelstruktur gemäß Anspruch 2, beinhaltend vier starre Panels (PR) und sechs halbstarre Panels (PS).
4. Panelstruktur gemäß einem oder beiden der Ansprüche 2 oder 3, in welcher besagte halbstarre Panels (PS) reflektierende Panels sind, um den Lichtstrom zu den starren Panels (PR) zu erhöhen.