DE60305293T2

DE60305293T2 - Starthalterung für raumfahrzeugisolator

Info

Publication number: DE60305293T2
Application number: DE60305293T
Authority: DE
Inventors: S. Toren Peoria DAVIS
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2023-01-09
Also published as: US20030127784A1; DE60305293D1; AU2003210461A1; EP1463895B1; WO2003058091A1; EP1463895A1; US6715591B2

Description

STAND DER TECHNIK
Komponenten in Raumfahrzeugen werden häufig an flexiblen Isolatoreinrichtungen (Dämpfungsstreben) montiert, wie diejenige in US-Patent 6,003,849, konfiguriert in einer Hexapod-Anordnung in US-Patent 5,305,981, oder an irgend einem anderen Streben/Fachwerk-Tragsystem. Wenn jedoch ein Raumfahrzeug gestartet wird, werden die Komponenten manchmal an einem Start-Rückhaltesystem aus vielerlei Gründen eingespannt, einschließlich dem Vermindern von Durchbiegungen der Isolierungssysteme über die Entwurfsgrenzen hinaus. Das Start-Rückhaltesystem kann ein integraler Bestandteil der Isolationsstreben oder eine separate Tragstruktur sein. Gegenwärtige Start-Zwangsführungen ziehen den Isolator in eine feststehende Verriegelungsposition weg von der neutralen Position des Isolators im Orbit, die als Isolator-Vorbelastung bekannt ist. Die Vorbelastung kann Schwierigkeiten darstellen, wenn eine genaue Ausrichtung zwischen der am Isolator montierten Nutzlast und der Basisstruktur, an welcher der Isolator befestigt ist, für Vorbereitungen vor dem Abschuss wichtig ist. Ausrichtungseinstellungen zwischen der Nutzlast und dem Raumfahrzeug werden auf der Erde gemacht, wo die Gravitation den Isolator weg von der Orientierung bei Null-Gravitation, die er im Weltraum annehmen wird, durchbiegt. Dies macht eine genaue Nutzlast-Positionierung vor dem Start problematisch.
US-A-4548838 beschreibt ein Abdeckwerkzeug zum Abdecken während eines Malprozesses. Das Abdeckwerkzeug umfasst ein Abdeckblatt; einen Halter für ein zu bemalendes Werkstück, Spannmittel, um das Abdeckblatt fest auf dem Werkstück festzuhalten; und Mittel, die auf Umgebungstemperatur reagieren, um die Spannung auf das Abdeckblatt mit einer Änderungsrate zu vermindern, die von der Anstiegsrate der Umgebungstemperatur abhängt. Eine Ausführungsform des Abdeckwerkzeuges ist in Bezug auf
13 bis 20 beschrieben. Mit besonderem Bezug auf 15 umfasst das Spannmittel einen Einrastmechanismus, welcher selbst einen Haken umfasst, der in ein Sperrklinkenglied eingeschraubt ist. Ein Kolben ist in das Sperrklinkenteil eingeschraubt und in einen Dämpfungszylinder eingesetzt, welcher mit einer Arbeitsflüssigkeit gefüllt ist, die Stöße absorbiert, welche aus der Freigabe der Spannmittel resultieren. Ein Stoppmechanismus wirkt auf die Sperrklinke ein, der zwei Federn umfasst, die an gegenüberliegenden Seiten einer Scheibe angeordnet sind und die bei normaler oder relativ niedriger Temperatur ausgeglichen sind, um den Stoppmechanismus auf das Sperrklinkenglied hin vorzubelasten. Wenn die Temperatur ansteigt, trennt sich der Stoppmechanismus von dem Sperrklinkenteil und vermindert die Spannung, die durch das Spannmittel auf das Abdeckblatt ausgeübt wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Vorrichtung ist in der Isolatorstrebe enthalten, um den Isolator in entweder einer Position mit Null Vorspannung (der Dämpfer ist an keiner seiner zwei äußersten möglichen Positionen beladen) oder bekannten/vorgegebenen Position mit Vorspannung zu verriegeln, und überwindet es elektronisch, um die Strebe zu entriegeln. Ein weiteres mechanisches Element ist enthalten, um den Isolator vorübergehend zu entriegeln, ohne die anderen Vorrichtungen zu stören.
Gegenstände, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden dem Durchschnittsfachmann aus der Zeichnung und folgenden Beschreibung klar werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1, die für das Verständnis der Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung nützlich ist, ist ein Querschnitt eines Isolators mit einer integralen Vorrichtung, um den Isolator in einer vorbelasteten Position zu verriegeln, aber ist nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Querschnitt, der eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Isolators zeigt, wo der Isolator in einer (Neutral-)Position mit Null Vorspannung verriegelt ist.
BESCHREIBUNG
Die in 1 gezeigte Isolatorstrebe 10 verbindet eine Nutzlast an einem Ende und an einer Basisstrukturfläche mit einem Träger 14. Eine Grundplatte 16 der Strebe ist an dem Träger 14 angebracht. Die rohrförmig ausgebildete Isolatorstrebe 10 enthält einen Kolben 18, der sich vor und zurück bewegt (Pfeil 20), wobei er Flüssigkeit zwischen Faltenbalg 22 durch innere Kanäle 24 verdrängt und eine Flüssigkeitsdämpfung vorsieht. Zusätzlich ist eine Schraubenfeder 26 um die Außenseite der Isolatorstrebe 10 installiert, die auch die Nutzlast und die Basisstrukturfläche mit dem Kolben (Dämpfer) verbindet.
Eine konische Kappe 30 ist an einem Ende des Kolbens 18 über Gewinde 30a angebracht. Ein Gewindebolzen 32 erstreckt sich in die Kappe 30 und ist an einer konischen Mutter 34 angebracht, die in die Kappe 30 passt. Die Platte 16 ist bei 16a mit Gewinde versehen, um auf den oberen Abschnitt 36 aufgeschraubt zu werden. Die Kappe von Bolzen 32 ist in Kammer 38 angeordnet und zugänglich, wenn die Platte 16 abgenommen wird. Belleville-Dichtungsscheiben 40 spannen die Kappe 34 fest gegen den Abschnitt 36 am Punkt 42, indem der Bolzen 32 nach links gezogen wird, der Kolben 18 nach links verlagert wird (zur Basisstrukturfläche hin) und die Nutzlast am Träger 14 verriegelt wird.
In der Kammer 38 ist auch eine rohrförmig ausgebildete Entriegelungskomponente 39 angeordnet, die aus einer Memory-Legierung, wie Nitinol, hergestellt ist und zwischen dem Bolzen 32 und Aufschraub-Endanschluss 36 sitzt und von einer Heizspule 44 umgeben ist. Die spezielle Charakteristik der Legierung ist so, dass, wenn sie erwärmt ist, sie einen ausgedehnten Zustand beibehält. Energie wird durch eine Steuerung 46 an die Heizspule angelegt, was die Entriegelungskomponente 39 veranlasst, sich auszudehnen, den Bolzen 32 gegen die Belleville-Dichtungsscheiben zu drücken, was die Mutter 34 von der Kappe 30 freigibt, den Kolben 18 freigibt, der dadurch in seine normale Arbeits- oder Null-Vorspannungs-Position zurückkehrt zur Nutzlast hin, wo er frei ist, sich normal zu bewegen.
Ein manueller Entriegelungsbolzen 46, der durch die Platte 16 und das Ende des Trägers 14 geschraubt ist, kann auf den Bolzen 32 drücken und es möglich machen, den Bolzen 32 manuell nach rechts zu bewegen (und die Belleville-Dichtungsscheiben 40 zusammenzudrücken), um den Kolben 18 freizugeben, was die Strebe entriegelt. Die Verwendung des Bolzens 46 macht es möglich, die Nutzlast bezüglich des Trägers 14 und der Fläche einzustellen, an der sie vor Abschuss mit dem aktiven oder unverriegelten Isolator montiert ist (wie sie es während des Flugbetriebs nach Abschuss wäre), ohne die Entriegelungskomponente 39 zu aktivieren. Wenn diese Einstellungen gemacht sind, kann der Bolzen 46 entfernt werden, und die Nutzlast wird wieder verriegelt.
In 2 sind sämtliche vorhergehenden Komponenten dieselben, außer dass zusätzliche Komponenten hinzugefügt sind, so dass, wenn die Strebe 10 verriegelt ist, Kolben 18 in einer normalen oder Null-Vorspannungs-Konfiguration gehalten wird. Um dies zu erreichen, sind zusätzliche Belleville-Dichtungsscheiben 50 zwischen der Platte 16 und einem rohrförmigen Einsatz 52, der durch Abschnitt 36 verläuft, angeordnet. Der Einsatz 52 enthält longitudinale (in der Richtung des Bolzens 46) Schlitze (nicht sichtbar) für longitudinale Flächen von Abschnitt 36, die sich radial nach innen durch Einsatz 52 erstrecken und Anschlagpunkte 36a, 36b bereitstellen, wie unten erklärt wird. Einsatz 52 drückt an Punkt 36a gegen Abschnitt 36 und kontrolliert die Kontaktposition zwischen Einsatz 52 und Kappe 30, so dass Kolben 18 in seiner freien oder unvorgespannten Position ist. Belleville-Dichtungsscheiben 40 drücken Bolzen 32 und Mutter 34 gegen Kappe 30 und Einsatz 52 und stellen eine im Wesentlichen starrere Verbindung bereit. Die durch die Belleville-Federn 50 ausgeübte Klemm-Kraft muss wesentlich größer als die durch die Belleville-Federn 40 ausgeübte Klemm-Kraft sein, um die Position bei Null Vorbelastung des Einsatzes 52 beizubehalten. Wie zuvor heizt die Steuereinheit 46 die Spulen 44, was die Entriegelungskomponente 39 veranlasst, sich auszudehnen, aber in diesem Fall gibt dies den Einsatz 52 und die Mutter 34 von der Kappe 30 frei, aber der Kolben 18, der bereits in seiner Position mit Null Vorspannung ist, bewegt sich nicht. Wenn sich die Entriegelungskomponente vergrößert, drückt sie den Bolzen 32 nach rechts, bis der Bolzen mit dem Anschlagpunkt 36a in Eingriff kommt, und dann wird der rohrförmige Einsatz 52 nach rechts gegen die Belleville-Dichtungsscheiben 50 gedrückt, so dass er von der Kappe 30 außer Eingriff kommt. Bolzen 46 ist wie zuvor vorgesehen, um die Nutzlast manuell zu entriegeln, wird aber in den Einsatz 52 geschraubt (nur für diese unvorbelastete Konfiguration) und setzt Einsatz 52 und Bolzen 32 frei.
Ein Fachmann kann Modifikationen im Ganzen oder teilweise an einer beschriebenen Ausführungsform der Erfindung und deren verschiedenen Funktionen und Komponenten vornehmen, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Isolator mit einem Kolben (18) in einem Gehäuse, umfassend: ein erstes Mittel (32), das mit dem Kolben (18) verbunden ist, um den Kolben (18) federnd in eine erste Richtung zu drücken; ein zweites Mittel (52), um den Kolben (18) federnd in eine zweite Richtung zu drücken, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist; ein drittes Mittel (39), das elektrisch erwärmt wird, um sich auszudehnen, um das erste Mittel (32) und zweite Mittel (52) in entgegengesetzte Richtungen zu drücken, um den Kolben (18) vom ersten Mittel (32) freizugeben; und einen Anschlag, der die Bewegung des ersten Mittels (32) in die zweite Richtung begrenzt, wenn sich das dritte Mittel (39) ausdehnt, und eine Fläche bereitstellt, um Kraft von dem dritten Mittel (39) aufzubringen, um das zweite Mittel (52) in die erste Richtung vom Kolben (18) weg zu bewegen, um den Kolben (18) vom zweiten Mittel (52) freizugeben.
Isolator nach Anspruch 1, wobei das dritte Mittel (39) eine Memory-Legierung umfasst.
Isolator nach Anspruch 2, wobei das erste Mittel (32) einen ersten Bolzen (32), der mit dem Kolben (18) verbunden ist, und Belleville-Dichtungsscheiben (40) zwischen dem Bolzen (32) und einem den Kolben (18) enthaltenden Gehäuse umfasst.
Isolator nach Anspruch 3, weiter umfassend einen zweiten Bolzen (46), der gedreht werden kann, um den Kolben (18) von dem ersten und zweiten Mittel (52) freizugeben.
Isolator nach Anspruch 1, weiter umfassend einen Bolzen (32), der gedreht werden kann, um den Kolben (18) von dem ersten und zweiten Mittel (52) freizugeben.
Isolator nach Anspruch 3, wobei das zweite Mittel (52) einen rohrförmigen Einsatz (52) um den ersten Bolzen (32) herum umfasst, der mit dem Kolben (18) in Eingriff ist und durch Belleville-Dichtungsscheiben (40), die zwischen einem Ende des Einsatzes (52) und einem Ende des Isolator-Gehäuses angeordnet sind, in das Gehäuse eingespannt ist.
Isolator nach Anspruch 6, weiter umfassend einen zweiten Bolzen (46), der gedreht werden kann, um den Kolben (18) von dem ersten und zweiten Mittel (52) freizugeben.
Isolator nach Anspruch 7, wobei der zweite Bolzen (46) gedreht wird, um den ersten Bolzen (32) und den Kolben (18) außer Eingriff zu bringen, und mit zusätzlichen Umdrehungen den rohrförmigen Einsatz (52) und den Kolben (18) außer Eingriff zu bringen.