DE69702480T2

DE69702480T2 - Teleskopischer entfaltbarer Antennen-Reflektor und Verfahren für die Entfaltung des Reflektors

Info

Publication number: DE69702480T2
Application number: DE69702480T
Authority: DE
Inventors: Roy M. Acker; Stephen A. Doncov; Michael J. Josephs
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1996-05-15
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2017-03-07
Also published as: EP0807991A1; US5864324A; EP0807991B1; DE69702480D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Technisches Gebiet:

Diese Erfindung betrifft allgemein kompakte Antennensystemstrukturen und insbesondere eine teleskopische faltbare Antennenreflektorstruktur.

2. Diskussion verwandter Technik:

Antennensysteme gebrauchen allgemein einen Reflektor, der als Basis dient, um Energie in einen gewünschten Bereich zu lenken. Antennenreflektoren für Weltraumanwendungen, wie beispielsweise Kommunikationssatelliten, müssen allgemein verhältnismäßig kompakt, leicht und in der Lage sein, den strengen Umweltbedingungen im Orbit zu widerstehen. Zusätzlich zu diesen Konstruktionsvorgaben, muß der Reflektor strengen Anforderungen bezüglich Verwindung entsprechen, um die gewünschten Leistungsanforderungen, die mit der Öffnung des Reflektors zusammenhängen, zu erreichen.
Über die letzten mehreren Jahre hinweg, war es ein Ziel der Weltraumindustrie, sowohl die Kosten kommerzieller als auch militärischer Satellitenanwendungen zu senken. Eines der verwendeten Verfahren, um dieses Ziel zu erreichen, war ein Wechsel von der Verwendung großer Transportraketen, wie beispielsweise die Rakete der Titan-Klasse oder das Space Shuttle, zu mittelgroßen Trägerraketen, wie beispielsweise die Raketen der Atlas- oder Delta-Klasse. Da sich mit diesem Wechsel zu Raketen einer kleineren Klasse räumliche Zwänge ergeben haben, müssen Satellitenantennensysteme effizienter gepackt sein, um die Größe einer vorgegebenen Öffnung beizubehalten und so einen Leistungsverlust zu verhindern.
Es sind allgemein Antennensysteme geschaffen worden, die die Konstruktionsvorgaben für große Transportraketen in einem begrenzten Ausmaß und für einen begrenzten Frequenzbereich erfüllen.
Das Dokument Digest of the antennas and propagation society international symposium, June 19-24, 1994, vol. 2, 19 June 1994, T. Takano et al. "A tension-truss deployable antenna for space-use and its obtainable characteristics", pages 878- 881 (D1) beschreibt eine entfaltbare Antennenstruktur. Sechs Masten längen sich und ziehen dabei Seile heraus, die schließlich gespannt werden, um ein Fachwerk und Befestigungspunkte für ein Netz aus vergoldetem Molybdän zu bilden. Gegenüber von diesem reflektierenden Oberflächennetz weist die Antenne ferner ein rückseitiges Netz auf, um alle Seile zwischen diesen Netzen aufzunehmen. D1 beschreibt nicht, wie die verlängerbaren Arme gelängt werden.
Patent Abstracts of Japan, vol. 014, Nr. 553 (E-1010), 7. Dezember 1990, JP2237202 beschreibt eine Antenne mit sich ausbreitenden Armen, die durch Drehgelenke und stützende Spiegelflächen gekoppelt sind. Die sich ausbreitenden Arme sind durch sich ausbreitende Drähte an einen sich verlängernden Ausleger gekoppelt. Der sich verlängernde Ausleger verlängert sich, um die sich ausbreitenden Arme nach oben zu ziehen. Nachdem die Arme völlig angehoben sind, werden die sich ausbreitenden Drähte durchschnitten. Das Auseinanderfalten der Arme geschieht durch Federn, die an den Drehgelenken angeordnet sind. Nach dem Entfalten werden die Drehgelenke gesperrt.
US-A-4 352 113 zeigt einen faltbaren Antennenreflektor mit mehreren Armen und Rahmenelementen. Die Rahmenelemente sind mit einer festen Basis verbunden und werden durch Stangen auf einer Nabe einer sich drehenden Mutter an der Achse des Reflektors geöffnet. Jeder Arm ist am Ende eines zugehörigen Rahmenelements drehbar gelagert und wird durch Seile und Rollen geöffnet, um in bezug auf die Achse schräg hinauszuragen. Somit formt die Struktur eine Art Gestell, in dessen Hohlraum die entfaltete Reflektorschüssel angeordnet ist.
Als Reflektorbasismaterial sind Netzmaterialien verwendet worden und es sind Systeme zum Entfalten vorgeschlagen worden, damit ein Reflektor in einen verhältnismäßig kleinen Raum zusammenklappen kann, wenn er nicht verwendet wird. Die Verwendung von Netzmaterialien erfordert jedoch genaue Einstellungen der Oberfläche, um unerwünschte Verluste zu beseitigen, und derzeitige Reflektoren haben die geringst möglichen Verluste nicht erreicht. Beispielsweise erlaubt die Verwendung eines Drahtnetzmaterials in Verbindung mit derzeitigen Systemen zum Entfalten, daß sich ein Reflektor falten und dabei einziehen kann, und sich entfalten kann, um dadurch eingesetzt zu werden. Allerdings wird mit dem Einfügen mehrerer Falten in den Reflektor, um die Stauhöhe des Antennensystems zu verringern, der Staudurchmesser des Antennensystems entsprechend erhöht.
Es ist daher wünschenswert, einen kompakten, entfaltbaren Antennenreflektor für die Verwendung mit einer mittelgroßen Trägerrakete zu schaffen, der einen verringerten Stauhöhe und Durchmesser aufweist, ohne die Reflektoröffnung und Leistung zu verringern.
Insbesondere ist es wünschenswert, einen teleskopischen Antennenreflektor zu schaffen, der sich teleskopisch verschiebt und ausfaltet, wenn er entfaltet wird, leicht ist, geringe Verluste aufweist und die Konstruktionsvorgaben erreicht, die für Anwendungen der Weltraumkommunikation und dergleichen erforderlich sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung wird ein Antennenreflektor und ein Verfahren offenbart, um diesen zu entfalten. Der Antennenreflektor weist eine teleskopische Stützanordnung auf, die eine Mehrzahl teleskopischer, sich radial erstreckender Rippen aufweist. Mehrere miteinander verbundene Spannseile, die zwischen jeder der teleskopischen, sich radial erstreckenden Rippen angeordnet sind, bilden eine unter Spannung stehende Drahtfachwerkstruktur mit einer Reflektoroberfläche. Ein reflektierendes Drahtgewebenetz, das im wesentlichen die Reflektoroberfläche der Drahtfachwerkstruktur abdeckt, ist mit dieser und der teleskopischen Stützanordnung verbunden.
Die teleskopische Stützanordnung weist einen teleskopischen Mast auf, der an die Mehrzahl teleskopischer, sich radial erstreckender Rippen derart gekoppelt ist, daß, wenn der Mast von einer eingezogenen, nicht verlängerten Stellung zu einer verlängerten Stellung verlängert ist, jede der mehreren Rippen von der eingezogenen, nicht verlängerten Stellung zur verlängerten Stellung verlängert wird.
Jede der teleskopischen, sich radial erstreckenden Rippen weist eine innere Rippe mit einem ersten und einem zweiten Ende, und eine äußere Rippe mit einem ersten und einen zweiten Ende auf. Das erste Ende von jeder der inneren Rippen ist an das zweite Ende von jeder der äußeren Rippen schwenkbar gekoppelt, um zum Einziehen der Antenne die inneren und äuße ren Rippen zu falten. Eine zylindrische Nabe mit einer Öffnung darin zum Aufnehmen des teleskopischen Mastes und an die das erste Ende von jeder der äußeren Rippen schwenkbar gekoppelt ist, ist dazu eingerichtet, entlang dem Mast zu gleiten, um dabei die inneren und äußeren Rippen ein- und aufzufalten.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die verschiedenen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten nach dem Lesen der folgenden Beschreibung und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen offenbart, in denen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung ist, die einen erfindungsgemäßen, teleskopischen entfaltbaren Netzantennenreflektor veranschaulicht;
Fig. 2 eine schematische Darstellung ist, die den teleskopischen, entfaltbaren Netzantennenreflektor in einer erfindungsgemäßen, eingezogenen, nicht verlängerten Stellung veranschaulicht;
Fig. 3 eine schematische Darstellung ist, die den teleskopischen, entfaltbaren Netzantennenreflektor in einer erfindungsgemäßen, verlängerten Stellung veranschaulicht;
Fig. 4A bis 4F schematische Darstellungen sind, die den Entfaltvorgang des erfindungsgemäßen, teleskopischen, entfaltbaren Netzantennenreflektors veranschaulichen;
Fig. 5 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Befestigungsmechanismus, der erfindungsgemäßen, teleskopischen, sich radial erstreckenden Rippen ist;
Fig. 6A bis 6G schematische Darstellungen sind, die den teleskopischen Verschiebevorgang einer erfindungsgemäßen, teleskopischen, sich radial erstreckenden Rippe veranschaulichen;
Fig. 7 eine Schnittperspektive des teleskopischen, entfaltbaren Netzantennenreflektors ist, die die erfindungsgemäße Drahtfachwerkstruktur veranschaulicht;
Fig. 8 eine Ansicht um den Bereich 8 der Fig. 1 ist, die die erfindungsgemäßen, flexiblen, sich radial erstreckenden Streifenelemente zum Befestigen eines Segmentes veranschaulicht; und
Fig. 9 eine Schnittperspektive des erfindungsgemäßen, flexiblen, sich radial erstreckenden Streifenelements ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die vorliegende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist nur exemplarisch und in keiner Weise gedacht, um die Erfindung oder ihre Anwendung oder Verwendungen zu begrenzen.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich insbesondere mit der Schaffung eines teleskopischen, entfaltbaren Antennenreflektors für Anwendungen der Weltraumkommunikation, der, verglichen mit bekannten Antennenreflektoren mit gleich großer Reflektoröffnung, einen verringerten Stauhöhe und Durchmesser aufweist.
Wir wenden uns Fig. 1 zu, in der ein entfaltbarer Netzantennenreflektor 10 dargestellt ist. Der Antennenreflektor 10 weist allgemein ein Drahtgewebenetz 40 auf, das an einer teleskopischen, entfaltbaren Stützanordnung 11 befestigt ist.
Insbesondere weist die Stützanordnung 11 eine Mehrzahl teleskopischer, sich radial erstreckende Rippen 12 auf, die Stützen der Struktur bilden. Jede der Rippen 12 weist eine innere Rippe 14 und eine äußere Rippe 16 auf. Die inneren Rippen 14 weisen je ein erstes Ende 18 und ein zweites Ende 20 auf. Genauso weist jede der äußeren Rippen 16 ein erstes Ende 22 und ein zweites Ende 24 auf. Die inneren und äußeren Rippen 14 und 16 sind gefaltet; und das Strebenelement bzw. Knotenglied 26 ist gegenüber der äußeren Rippe 16 gefaltet. Jedes der ersten Enden 18 der inneren Rippen 14 ist mit einer gemeinsamen zylindrischen Nabe 28 verbunden. Die Nabe 28 hat eine darin angeordnete Öffnung 30, um einen teleskopischen, zylindrischen Masten 32 aufzunehmen. Jede der Mehrzahl teleskopischer, sich radial erstreckenden Rippen 12 weist ein Paar vorderer und hinterer Spreizstangen 34 und 36 auf, die an deren zweiten Ende 24 angeordnet sind. Die Stützanordnung 11 des Reflektors 10 weist ferner eine Mehrzahl Drähte oder Unterzugspannseile 38 auf, die die Form des Reflektors 10 ferner festlegen und erhalten. Zusätzlich erhöht die Mehrzahl Unterzugspannseile 38 die Steifheit der Struktur und bildet eine stabile Drahtfachwerkstruktur, an der die Drahtnetzoberfläche 40 befestigt ist.
Als Ergebnis dieser Gestaltung bildet die Mehrzahl Rippen 12 eine gleiche Anzahl Segmente 42. Jedes Segment 42 weist eine Mehrzahl präzise miteinander verbundener, die Oberfläche bestimmender Unterzugspannseile 38 auf, die die Mehrzahl teleskopischer, sich radial erstreckener Rippen 12 und die Spreizstangen 34 und 36 spannen. Als solches bilden die die Oberfläche bestimmenden Unterzugspannseile 38 eine im wesentlichen parabolische Stützstruktur, an der das Drahtnetzmaterial 40 befestigt ist.
Der Antennenreflektor 10 ist entfaltbar, so daß er völlig entfaltet werden kann, wie in Fig. 1 dargestellt, oder die Mehrzahl teleskopischer, sich radial erstreckender Rippen 12 und Spreizstangen 34 und 36 zusammengeklappt, gefaltet und dadurch eingezogen werden kann, wie in Fig. 2 dargestellt. Wenn er eingezogen ist, ist jede der inneren und äußeren Rippen 14 und 16 und sind die Spreizstangen 34 und 36 zusammengelegt und nach oben gegen den zusammengelegten Masten 32 gefaltet. Die inneren und äußeren Rippen 14 und 16 sind gefaltet; und die Strebenelemente 26 sind gegen die äußeren Rippen 16 gefaltet. Als Ergebnis kann der Antennenreflektor 10 in einen kleinen Raum eingezogen bzw. verstaut werden, wenn er nicht verwendet wird, und dies ist, insbesondere wenn mittelgroße Trägerraketen verwendet werden, wegen der verringerten Nutzlastkapazität solcher Raketen, ein wichtiges Merkmal für weltraumbezogene Anwendungen.
Wir wenden uns Fig. 3 zu, in der der Antennenreflektor 10 in einer verlängerten Stellung dargestellt ist. Der teleskopische Mast 32 ist an die teleskopischen, sich radial erstreckenden Rippen 12 so gekoppelt, daß der Mast 32 von der eingezogenen, nicht verlängerten Stellung, wie in Fig. 1 dargestellt, zur verlängerten Stellung, verlängert wird, wobei jede der teleskopischen, sich radial erstreckenden Rippen 12 von der eingezogenen, nicht verlängerten Stellung zur verlängerten Stellung verlängert wird. Um teleskopisch zu verschieben, weist jede der inneren Rippen 14 innere Rohrsegmente 44 auf, die sich von innerhalb äußerer Rohrsegmente 46 nach außen teleskopisch verschieben. Genauso weist jede der äußeren Rippen 16 innere Rohrsegmente 48 auf, die sich von innerhalb äußerer Rohrsegmente 49 teleskopisch nach außen verschieben. Jede der inneren und äußeren Rippen 14 und 16 weist Befestigungsmechanismen 50 auf, die die Rippen 12 in der verlänger ten Stellung sichern. Die Wirkungsweise der Befestigungsmechanismen 50 wird unten detailliert erläutert.
Wie es für einen Fachmann offensichtlich ist, verringert die Fähigkeit des Antennenreflektors 10, sich von der in Fig. 1 veranschaulichten, eingezogenen, nicht verlängerten Stellung in die in Fig. 2 veranschaulichte, verlängerte Stellung teleskopisch zu verschieben, die Stauhöhe des Antennenreflektors 10, ohne den Staudurchmesser zu vergrößern. Wie oben erläutert, ist dies ein wichtiges Merkmal bei weltraumbezogenen Anwendungen, wo die Größe von Nutzlasten begrenzt ist.
Fig. 4A bis 4F veranschaulichen schematisch den Entfaltvorgang zum Entfalten des Antennenreflektors 10. Um den Entfaltvorgang auszuführen, verwenden die Nabe 28 und der Mast 32 einen Motor, der an einen Seilantrieb (nicht dargestellt) gekoppelt ist, der, wenn er betätigt wird, unter Verbindung verschiedener Rollen und Unterzugspannseilen 38 die Nabe 28 und den Masten 32 antreibt. Fig. 4A veranschaulicht den Antennenreflektor 10 in der eingezogenen, nicht verlängerten Stellung. Jede der teleskopischen, sich radial erstreckenden Rippen 12 ist in einer zusammengefalteten, eingezogenen, nicht verlängerten Stellung, und die Nabe 28 ist an einem unteren Ende 52 des Mastens 32 angeordnet, der ebenfalls zusammengelegt ist. Wie in Fig. 4B dargestellt, verschieben sich der Mast 32, wie auch die Rippen 21 teleskopisch oder werden nach oben zur verlängerten Stellung verlängert. Wie in Fig. 4C veranschaulicht, rückt, wenn sich die Nabe 28 am Mast 32 entlang zu einem oberen Ende 54 bewegt, die Mehrzahl sich radial erstreckender Rippen 12 aus und dreht sich vom Mast 32 nach außen, und entfaltet sich dabei teilweise. Wie in Fig. 4D dargestellt, bewegt sich die Nabe 28 weiter am Mast 32 entlang, so daß die äußeren Rippen 16 ausrücken und sich um den Schwenkarm 76 weg von den inneren Rippen 14 drehen. Mit Blick auf Fig. 4E werden die Spreizstangen 34 und 36 wie auch die Strebenelemente 26 ausgerückt und erstrecken sich danach von den Rippen 12 nach außen, wenn sich die Nabe 28 weiter am Mast 32 entlangbewegt. Schließlich vervollständigen die äußeren Rippen 16 die endgültige Drehung von den inneren Rippen 14 nach außen zu einer endgültigen entfalteten Stellung, wenn sich die Nabe 28 weiter zum oberen Ende 54 bewegt. An diesem Punkt ist der Antennenreflektor 10 vollständig entfaltet und erzeugt eine (Gegen-)Last, die ausreichend ist, um eine passende Form für eine Netzoberfläche 40 zu schaffen. Während des Entfaltvorgangs wird Schlaffheit aus den verschiedenen Unterzugspannseilen 38 genommen, so daß eine steife Stützanordnung für die Netzoberfläche 40 hergestellt wird.
Wir wenden uns Fig. 5 zu, in der eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines repräsentativen Befestigungsmechanismus 50 für die inneren Rippen 14 oder die äußeren Rippen 16 veranschaulicht ist. Der Befestigungsmechanismus 50 weist ein Endanschlußstück 56 und eine Endkappe 58 auf, die durch Paßstifte 59 ausgerichtet und durch eine Mehrzahl Befestigungselemente 60 gekoppelt sind. Wenn das Endanschlußstück 56 in Verbindung mit der äußeren Rippe 16 verwendet wird, ist es an eines der äußeren Rohrsegmente 48 gekoppelt. Zu beachten ist, daß die Befestigungsmechanismen 50 in gleicher Weise in Verbindung mit den inneren Rippen 14 funktionieren. Der Befestigungsmechanismus 50 weist ferner drei Klinkenriegel 66 und ein c-förmiges Federelement 68 auf. Wenn die Antenne 10 in der eingezogenen, nicht verlängerten Stellung ist, sind die c-Feder 68 und die Riegel 66 innerhalb einer, in dem Endanschlußstück 56 ausgebildeten Vertiefung 71 angeordnet. Ein teleskopisches Rohrelement 72 und ein Führungsrohrelement 70 erleichtert das teleskopische Schieben der inneren Rohrsegmente 48 aus den äußeren Rohrsegmenten 49 während des oben erläuterten Entfaltvorgangs. Das teleskopische Rohrelement 72 weist integrierte Führungsbahnen 73 auf, auf denen die Riegel 66 gleiten. Das Führungsrohrelement 70 weist erhabene Abschnitte 74 und 75 auf, zwischen denen die Riegel 66 aufgenommen sind, wenn sich die äußere Rippe 16 teleskopisch von der eingezogenen, nicht verlängerten Stellung in die in Fig. 2 veranschaulichte verlängerte Stellung teleskopisch verschiebt.
Fig. 6A bis 6B veranschaulichen den Verriegelungsvorgang, der während des Entfaltvorgangs stattfindet, wie sie oben in Verbindung mit Fig. 4A bis 4F erläutert worden ist. Unter Bezugnahme auf Fig. 6A ist eine der äußeren Rippen 16 in einer nicht verlängerten Stellung dargestellt, wobei die Riegel 66 und das c-förmige Federelement 68 innerhalb des Endanschlußstückes 56 vorgespannt sind. Wie in den Fig. 6B und 6C veranschaulicht, verschieben sich das innere Rohrsegment 48 und das teleskopische Rohrelement 72 und das Führungsrohrelement 70 während des teleskopischen Verschiebevorgangs in eine durch den Pfeil A angezeigte Richtung aus dem äußeren Rohrelement 49 teleskopisch nach außen. Mit Blick auf Fig. 6D drängt die c-Feder 68 die Riegel 66 in den Bereich zwischen den erhabenen Abschnitten 74 und 75, bevor die entfaltete Stellung erreicht wird. Unter Bezugnahme auf Fig. 6E verschieben sich das innere Rohrsegment 48 und das Rohrelement 70 weiter teleskopisch nach außen, bis die Riegel 66 am erhabenen Abschnitt 75 aufsitzen, wie in Fig. 6F dargestellt. Schließlich stellt Fig. 6G das Spannen der Unterzugspannseile 38 entgegen der Bewegungsrichtung der inneren Rohrsegmente 48 und Rohrelemente 70 dar, bis die Riegel 66 auf dem erhabenen Abschnitt 74 aufsitzen und sich daran abstützen. An diesem Punkt des Entfaltvorgangs ist die äußere Rippe 16 sicher in der entfalteten, verlängerten Stellung verriegelt.
Wieder unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird ein keilförmiges Werkzeug (nicht dargestellt) in Öffnungen 81 an der Endkappe 58 zum Eingreifen in rampenförmige Schlitze 79 in den Riegeln 66 eingeführt, um die inneren Rippen 14 und äußeren Rippen 16 zu entriegeln. Dies drängt die Riegel 66 und c-Federn 68 weg von der Oberfläche des Rohrelements 77, was es den Rippen 14 und 16 ermöglicht, die erhabenen Abschnitte 74 und 75 hinter die Riegel 66 zu schieben. Dies ermöglicht der Rippe 66, daß sie in die eingezogene, nicht verlängerte Stellung Zusammengelegt wird.
Fig. 7 veranschaulicht im Detail eines der Segmente 42 des Antennenreflektors 10. Wie dargestellt, ist die Nabe 28 im entfalteten Zustand nahe dem oberen Ende 54 des Mastes 32 angeordnet. Wie oben erläutert, weist das Segment 42 eine Drahtgewebestruktur mit einer Mehrzahl die Oberfläche bestimmenden Unterzugspannseilen 38 auf, die zwischen einem Paar teleskopischer, sich radial erstreckender Rippen 12a und 12b verbunden sind und unter Spannung bleiben, um eine Reflektor- und eine rückseitige Oberfläche festzulegen. Die verschiedenen, die Oberfläche bestimmenden Unterzugspannseile 38 weisen ein Paar vorderseitiger, radialer, kettenlinienförmiger Unterzugspannseile 80a und 80b auf, die sich von einer oberen oder vorderen Stelle nahe der Nabe 28 rückwärtig nach außen in Richtung der Spitze der Spreizstangen 34a und 34b erstrecken. Ein erstes Paar rückseitiger, radialer, kettenlinienförmiger Unterzugspannseile 82a und 82b ist ebenfalls vorhanden, die sich radial nach außen bei der rückseitigen Oberfläche des Segmentes 42 von der Nabe 28 zu den zweiten Enden 20a und 20b der inneren Rippen 14a und 14b erstrecken. Ein zweites Paar rückseitiger, radialer, kettenlinienförmiger Unterzugspannseile 84a und 84b ist vorhanden, die sich radial nach außen bei der rückseitigen Oberfläche von den ersten Enden 22a und 22b der äußeren Rippen 16a und 16b zu den zweiten En den 24a und 24b der äußeren Rippen 16a und 16b erstrecken. Die rückseitigen, radialen, kettenlinienförmigen Unterzugspannseile 82a und 82b, wie auch 84a und 84b, sind im wesentlichen an der rückseitigen Oberflächenebene des Segmentes 42 direkt unter den vorderen, radialen, kettenlinienförmigen Unterzugspannseilen 80a und 80b an der Reflektoroberfläche des Segmentes 42 angeordnet.
Eine Mehrzahl vorderer, kettenlinienförmiger Querunterzugspannseile 86 ist zwischen dem Paar vorderer, radialer, kettenlinienförmiger Unterzugspannseile 80a und 80b an der Reflektoroberfläche des Segmentes 42 verbunden. Genauso ist eine Mehrzahl rückseitiger, kettenlinienförmiger Querunterzugspannseile 88 über die Mehrzahl rückseitiger, radialer, kettenlinienförmiger Unterzugspannseile 82a und 82b, wie auch über die rückseitigen, radialen, kettenlinienförmigen Unterzugspannseile 84a und 84b, an der rückseitigen Oberfläche des Segmentes 42 verbunden. Zusätzlich ist zwischen den vorderen, radialen, kettenlinienförmigen Unterzugspannseilen 80a und 80b und den rückseitigen, radialen, kettenlinienförmigen Unterzugspannseilen 82a, 82b, 84a und 84b eine Mehrzahl Binder 90 verbunden. Darüber hinaus ist zwischen den vorderen, kettenlinienförmigen Querunterzugspannseilen 86 und den hinteren, kettenlinienförmigen Querunterzugspannseilen 88 eine Mehrzahl Binder 90 verbunden.
Als Ergebnis bilden die vorderen, radialen, kettenlinienförmigen Unterzugspannseile 80a und 80b und die vorderen, kettenlinienförmigen Querunterzugspannseile 86 die Reflektoroberfläche des Segmentes 42. Die rückseitigen, kettenlinienförmigen, Querunterzugspannseile 88 und die rückseitigen, radialen, kettenlinienförmigen Unterzugspannseile 82a, 82b, 84a und 84b bilden die rückseitige Oberfläche des Segmentes 42, die mit der Reflektoroberfläche durch die Mehrzahl Binder 90 verbunden ist. Wie in Fig. 1 veranschaulicht, ist das Drahtgewebenetzmaterial 40 dann im wesentlichen an der Reflektoroberfläche von jedem der Mehrzahl Segmente 42 befestigt, um den Antennenreflektor 10 zu bilden. Die Ansammlung von die Oberfläche festlegenden Unterzugspannseilen 38 bildet dadurch die präzise Festlegung der Antennenreflektoroberfläche, die zum Minimieren verschiedener Reflektorverluste durch Steuern der Form und Kontur an jedem Segment 42 erforderlich ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 8 sind verschiedene die Oberfläche festlegende Unterzugspannseile 38 mit einer Mehrzahl integraler Formstücke 100 miteinander verbunden oder befestigt, um die gewünschte Oberflächenfestlegung des Segmentes 42 präzise zu erhalten. Fig. 1 und 8 veranschaulichen die Anordnung von einem der integralen Formstücke 100. Ein vorderes, radiales, kettenlinienförmiges Unterzugspannseil 80, das sich durch das integrale Formstück erstreckt, und das vordere, kettenlinienförmige, Querunterzugspannseil 86 sind aneinander durch das integrale Formstück 100 gekoppelt. Die Drahtgewebenetzmaterialien 40 zweier benachbarter Segmente 42 sind an der Reflektoroberfläche des Reflektors 10 mit sich radial erstreckenden Streifenelementen 102a und 102b verbunden. Die Elemente 102a und 102b sind aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise Nomex fabric, hergestellt und am Schnittpunkt der benachbarten Segmente 42 angeordnet. Die vorderen, radialen, kettenlinienförmigen Unterzugspannseile 80 erstrecken sich, wie veranschaulicht, durch Buchsen 108 im radialen Streifen 102a und Buchsen 122 im radialen Streifen 102b. Die radialen Streifen sind wiederum am Netzmaterial 40 des Segmentes 42 befestigt.
Das Drahtgewebenetzmaterial 40 ist ein stark reflektierendes, goldbeschichtetes Molybdändrahtgewebe an einem Netzmaschenmuster mit etwa 28 bis 32 Öffnungen pro Inch. Dieses Drahtgewe benetzmaterial 40 schafft einen sehr geringen Signalverlust bei hohen Frequenzen. Die Netzoberfläche mit sehr geringen Signalverlusten läßt zu, daß die Binder 90 weiter beabstandet sind, während minimale Signalverlustanforderungen beibehalten werden. Man glaubt, daß Netzmaschenmuster mit weniger als 28 Öffnungen pro Inch nachteilig sind, weil das Beabstanden der Binder 90 nicht praxisnah ist, während Muster mit mehr als 32 Öffnungen pro Inch wegen der hohen Netzsteifheit genauso nicht bevorzugt werden. Das Verwenden der radialen Streifen 102a und 102b zum Verbinden der Segmente 42 läßt zu, daß die inneren und äußeren Rippen 14 und 16 gefaltet werden, um den Reflektor 10 zu verstauen und das in den Fig. 4A-4F veranschaulichte Schema zum Entfalten verwendet werden kann. Frühere Antennenreflektoren wiesen steife radiale Streifenelemente auf, die ein derartiges Falten und Entfalten des Antennenreflektors nicht zulassen würden, was wiederum das Stauvolumen solch früherer Reflektoren erhöht hat.
Fig. 9 ist eine Schnittperspektive eines Abschnitts des radialen Streifens 102a. Der radiale Streifen 102a weist einen Buchsenabschnitt 108a und 108b mit einem dazwischen angeordneten Schlitz 110 auf. Die Netzoberfläche 40 (nicht dargestellt) ist zwischen einem überlappenden Bereich 112 mit Abschnitten 114 und 116 befestigt. Ein schwarzer Polyurethankleber 120 ist zwischen den Abschnitten 114 und 116, wie auch um die Ränder des Schlitzabschnitts 110 angeordnet.
Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß, verglichen zu bekannten entfaltbaren Antennenreflektoren, der teleskopische, entfaltbare Antennenreflektor 10 einen verringerte/n Stauhöhe und Durchmesser aufweist, wenn er mit bekannten Antennenreflektoren verglichen wird, die eine gleich große Öffnung aufweisen. Ein zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß der Antennenreflektor 10 aufgrund der flexi blen radialen Streifenelemente in sich gefaltet werden kann, was es wiederum ermöglicht, das Stauvolumen des Antennenreflektors 10 zu minimieren.

Claims

1. Antennenreflektor mit:

einer faltbaren teleskopischen Stützanordnung mit einer Mehrzahl sich radial erstreckender Rippen (12, 14, 16),

wobei jede der Mehrzahl der sich radial erstreckenden Rippen (12, 14, 16) eine innere Rippe (14) mit einem ersten (18) und einem zweiten Ende (20) und eine äußere Rippe (16) mit einem ersten (22) und einem zweiten Ende (24) aufweist, wobei das zweite Ende (18) von jeder der inneren Rippen (14) an das erste Ende (22) von jeder der äußeren Rippen (16) durch ein Knotenglied (26) schwenkbar gekoppelt ist, um es den inneren und äußeren Rippen (12, 14, 16) von jeder der Mehrzahl der sich teleskopisch, radial erstreckenden Rippen (12, 14, 16) zu ermöglichen, in eine Stellung längs nebeneinander gefaltet zu werden;

einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Spannseilen (38), die zwischen jeder der sich radial erstreckenden Rippen (12, 14, 16) angeordnet sind, um eine Drahtfachwerkstruktur unter Spannung mit einer Reflektoroberfläche zu bilden; und einem reflektierenden Drahtgewebenetz (40), das mit der Reflektoroberfläche der Drahtfachwerkstruktur verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die sich radial erstreckenden Rippen (12, 14, 16) teleskopische Rippen sind, die während eines Entfaltens des Reflektors von einer eingezogenen, nicht verlängerten Stellung zu einer verlängerten Stellung ausfahren.

2. Reflektor nach Anspruch 1, bei dem die teleskopische Stützanordnung ferner aufweist: einen teleskopischen Mast (32), der an die Mehrzahl teleskopischer, sich radial erstreckender Rippen (12, 14, 16) derart gekoppelt ist, daß, wenn der Mast (32) von einer eingezogenen, nicht verlängerten Stellung zu einer verlängerten Stellung verlängert ist, jede der Mehrzahl teleskopischer, sich radial erstreckender Rippen (12, 14, 16) von einer eingezogenen, nicht verlängerten Stellung zu einer verlängerten Stellung verlängert ist.

3. Reflektor nach Anspruch 2, ferner mit: einer zylindrischen Nabe (28) mit einer Öffnung darin zum Aufnehmen des teleskopischen Mastes (32) und an die das erste Ende (18) von jeder der inneren Rippen (14) schwenkbar gekoppelt ist, wobei die Nabe (28) geeignet ist, entlang dem Mast (32) zu gleiten, um dabei die inneren und äußeren Rippen (12, 14, 16) ein- und aufzufalten.

4. Reflektor nach Anspruch 3, bei dem die sich radial erstreckenden Rippen (12, 14, 16) eingefaltet sind und die Antenne daher eingezogen ist, wenn die Nabe (28) an einer Endstellung am teleskopischen Mast (32) angeordnet ist, und die sich radial erstreckenden Rippen (12, 14, 16) aufgefaltet und die Antenne dadurch entfaltet ist, wenn die Nabe (28) zu einer entgegengesetzten Endstellung auf dem teleskopischen Mast (32) gleitet.

5. Reflektor nach Anspruch 2, bei dem die teleskopische Stützanordnung ferner aufweist: eine erste und eine zweite Spreizstange (34, 36), die sich von dem zweiten Ende von jeder der äußeren Rippen (16) der teleskopischen, sich radial erstreckenden Rippen (12, 14, 16) absteht.

6. Reflektor nach Anspruch 5, bei dem die Drahtfachwerkstruktur ferner eine Rückseitenoberfläche aufweist, die mit dem zweiten Ende (24) der Mehrzahl äußerer Rippen (16) verbunden ist und in der die Reflektoroberfläche mit der ersten Spreizstange (34) verbunden ist, wobei die Reflektor- und Rückseitenoberfläche dazwischen mit einer Mehrzahl Unterzugspannseilen (38) verbunden sind.

7. Reflektor nach Anspruch 1, bei dem das Drahtgewebenetz (40) mit der Reflektoroberfläche der Drahtfachwerkstruktur durch eine Mehrzahl flexibler, sich radial erstreckender Streifenglieder (102a, 102b) verbunden ist.

8. Reflektor nach Anspruch 2, bei dem jede der Mehrzahl teleskopischer, sich radial erstreckender Rippen (12, 14, 16) mindestens einen Befestigungsmechanismus (50) aufweist, der jede der von der eingezogenen, nicht verlängerten Stellung zu der verlängerten Stellung verlängerten Rippen (12, 14, 16) sicher befestigt, und bei dem der Befestigungsmechanismus (50) eine Mehrzahl federbetätigter Schnappriegel (66) aufweist.

9. Reflektor nach Anspruch 1, bei dem das Drahtgewebenetz etwa 11 bis 13 Öffnungen pro Zentimeter aufweist (28 bis 32 Öffnungen pro Inch).

10. Reflektor nach Anspruch 9, bei dem das Drahtgewebenetz vergoldetes Molybdän aufweist.

11. Verfahren zum Entfalten eines Netzantennenreflektors, mit den Schritten:

Bereitstellen eines Antennenreflektors nach einem der vorhergehenden Ansprüche;

Betätigen der teleskopischen Stützanordnung, so daß jede der Mehrzahl teleskopischer, sich radial erstreckender Rippen (12, 14, 16) von einer eingezogenen, nicht verlängerten Stellung zu einer verlängerten Stellung verlängert wird;

Drehen der inneren und äußeren Rippen (12, 14, 16) von der verlängerten Stellung zu einer ersten gedrehten Stellung;

Drehen der äußeren Rippen (16) von der ersten gedrehten Stellung zu einer zweiten gedrehten Stellung; und Drehen der äußeren Rippen (16) von der zweiten gedrehten Stellung zu einer endgültigen gedrehten Stellung.

12. Verfahren zum Entfalten eines Netzantennenreflektors nach Anspruch 11, ferner mit dem Schritt: Sichern jeder der Mehrzahl teleskopischer, sich radial erstreckender Rippen (12, 14, 16) in der verlängerten Stellung mit einer Mehrzahl Befestigungsmechanismen (50).

13. Verfahren zum Entfalten eines Netzantennenreflektors nach Anspruch 11, ferner mit dem Schritt: Wiedereinziehen des Antennenreflektors durch Entsichern der Mehrzahl teleskopischer, sich radial erstreckender Rippen (12, 141, 16) und Zusammenklappen der Rippen (12, 14, 16) in die eingezogene, nicht verlängerte Stellung.