DE69831662T2 - Spiegelfolien für Konzentrator-Solarpaneele - Google Patents

Spiegelfolien für Konzentrator-Solarpaneele Download PDF

Info

Publication number
DE69831662T2
DE69831662T2 DE69831662T DE69831662T DE69831662T2 DE 69831662 T2 DE69831662 T2 DE 69831662T2 DE 69831662 T DE69831662 T DE 69831662T DE 69831662 T DE69831662 T DE 69831662T DE 69831662 T2 DE69831662 T2 DE 69831662T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
collector
solar
panel
spring component
reflective panel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69831662T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69831662D1 (de
Inventor
Jr. Ray A. Stribling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DirecTV Group Inc
Original Assignee
Hughes Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hughes Electronics Corp filed Critical Hughes Electronics Corp
Application granted granted Critical
Publication of DE69831662D1 publication Critical patent/DE69831662D1/de
Publication of DE69831662T2 publication Critical patent/DE69831662T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/42Arrangements or adaptations of power supply systems
    • B64G1/44Arrangements or adaptations of power supply systems using radiation, e.g. deployable solar arrays
    • B64G1/443Photovoltaic cell arrays
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/222Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles for deploying structures between a stowed and deployed state
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0547Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Weltraumfahrzeug und insbesondere Weltraumfahrzeug-Solaranordnungen bzw. -Sonnenkollektoren.
  • Beschreibung des betreffenden Standes der Technik
  • Weltraumfahrzeuge tragen typischerweise Solarzellen als Hauptenergiequelle, wobei wiederaufladbare Batterien zur Energiespeicherung für den Betrieb bei Sonnenfinsternis bereitgestellt sind. Die Solarzellen sind auf dem Weltraumfahrzeug so positioniert, dass sie der Sonnenstrahlung ausgesetzt sind.
  • Auf einem sich drehenden Weltraumfahrzeug sind die Solarzellen im Allgemeinen um die Außenseite eines sich drehenden Weltraumfahrzeug-Rumpfs angeordnet. Demgemäß sind nur ein Teil der Zellen der Sonnenstrahlung zu einem Zeitpunkt ausgesetzt. Auf einem Rumpf-stabilisierten Weltraumfahrzeug sind im Gegensatz dazu die Solarzellen typischerweise in planaren Anordnungen angeordnet und werden von Solarflügeln getragen, die sich von gegenüberliegenden Seiten eines Weltraumfahrzeug-Rumpfs erstrecken. Vorzugsweise drehen sich die Solarflügel, um sie so orthogonal wie möglich zu der Sonnenstrahlung zu halten. Da die Solarflügel in ihrer entfalteten Konfiguration sehr lang sein können, sind sie im Allgemeinen aus einer Vielzahl von planaren Solartafeln ausgebildet, die miteinander in einer Ziehharmonika-Anordnung gekoppelt sind, so dass sie zu einer kleineren verstauten Konfiguration für den Weltraumfahrzeug-Start zusammengebracht werden können.
  • Die Anzahl der Solarzellen, die von einem Weltraumfahrzeug getragen werden muss, ist eine Funktion des vorhergesagten Weltraumfahrzeug-Leistungsverbrauchs und der Wirksamkeit der Solarzellen. Obgleich hocheffiziente Solarzellen die Anzahl der von einem spezifischen Weltraumfahrzeug benötigten Zellen reduziert, sind sie sehr teuer. Da die Gewichts- und gewichtsbezogenen Kosten ebenfalls mit der Anzahl der Solarzellen wachsen, gibt es beträchtliche Bestrebungen, die Anzahl der Solarzellen zu reduzieren, die ein Weltraumfahrzeug tragen muss.
  • Demgemäß wurden die Anstrengungen ausgedehnt, um Sonnenstrahlung auf Solarzellen mit reflektierenden Oberflächen zu konzentrieren, die positioniert werden, um die Strahlung auf die Zellen zu reflektieren. Solar- bzw. Sonnenstrahlung, die ansonsten an einem Solarflügel vorbeiginge, wird somit neu ausgelenkt, um auf die Solarzellen zu treffen. Die Energieumwandlungseffizienz dieser reflektierten Strahlung ist typischerweise kleiner als die von direkter Strahlung aufgrund eines kleineren Einfallswinkels. Die zusätzliche Strahlung trägt ebenfalls dazu bei, die Solarzelle zu erhitzen, was die Umwandlungseffizienz von Strahlung in elektrische Energie verschlechtert. Nichtsdestoweniger erleichtert die zusätzlich eintreffende Strahlung eine wesentliche Reduzierung der Anzahl von Weltraumfahrzeug-Solarzellen mit dem Ergebnis von Einsparungen beim Weltraumfahrzeuggewicht und den Kosten.
  • Eine Vielzahl von Reflektorsystemen wurde vorgeschlagen. Bei einem beispielhaften System des US-Patents 4,284,394 werden Reflektorarme sowohl auf dem bordinneren als auf dem bordäußeren Rahmen getragen. Jeder der Reflektorarme wird aus einer Vielzahl von gelenkig verbundenen Armabschnitten gebildet, und jeder Armabschnitt des bordinneren Rahmens trägt eine reflektierende Kunststoffschicht, die auf eine federvorgespannte Rolle gewickelt ist. Ein Ende jeder Platte ist an einem jeweiligen Armabschnitt auf dem bordäußeren Rahmen angebracht.
  • Während der Entfaltung bewegt eine verlängerbare Welle den bordäußeren Rahmen weg von dem bordinneren Rahmen und jede reflektierende Platte wird ausgerollt, um Solarstrahlung auf die Solarzellen zu reflektieren. Obgleich dieses Reflektorsystem Solarstrahlung konzentriert, trägt dessen komplexer Aufbau (bspw. gelenkig verbundene Arme, bordäußere und bordinnere Rahmen und verlängerbare Welle) wesentlich zu dem Weltraumfahrzeuggewicht und den Kosten bei.
  • Bei einem Naval-Research-Laboratory-Design werden einstückige Dünnfilmreflektoren auf gegenüberliegenden Seiten einer Vielzahl von Solartafeln positioniert, die in einer Ziehharmonika-Anordnung miteinander verbunden sind. Die Ränder jedes Dünnfilmreflektors tragen Kabel, die mit Zugfedern zwischen einem Paar von drehbaren Galgen gekoppelt sind. Die Zugfedern bringen die Kabel dazu, eine Kettenlinienform anzunehmen, die die Flachheit des Reflektorfilms erhöht. Um die Solartafeln in eine verstaute Position zu falten, drehen die Galgen, um längs der Tafeln zu liegen und der Dünnfilmreflektor wird aufgerollt (bspw. von der Reflektormitte), so dass er parallel zu den Galgen liegt. Obgleich dieses Reflektorsystem potentiell leichter und einfacher ist als das zuvor beschriebene System, umfasst es weiterhin zahlreiche mechanische Teile (bspw. Galgen, Kabel und Rollen), die wesentliches Gewicht haben.
  • Andere Reflektorsysteme sind in den US-Patentanmeldungen mit dem Aktenzeichen 08/081,909, angemeldet am 18. Juni 1993 (als continuation der Anmeldung mit dem Aktenzeichen 07/802,972, angemeldet am 6. Dezember 1991), mit dem Titel „Augmented Solar Array with Dual Purpose Reflectors", die auf Hughes Electronics der Inhaberin der vorliegenden Erfindung übertragen ist. Bei einem beispielhaften System ist ein Reflektor aus einem reflektierenden Material gebildet (bspw. ein mit Aluminium beschichteter Polyimidfilm), der von einem Umfangsrahmen getragen wird oder an einem gerippten Aufbau oder einer dünnen Metallplatte angebracht ist. Jeder Reflektor ist mit einer Solartafel über einen Scharniermechanismus gekoppelt. Vor dem Start des Weltraumfahrzeugs wird der Reflektor gedreht, um nahe an der Solarzellenstirnfläche der Solartafel zu liegen. Nach dem Start dreht der Scharniermechanismus den Reflektor in eine Position, in der er einen Entfaltungswinkel mit der Solarzellenstirnfläche bildet. Bei einem beispielhaften Scharniermechanismus zwingt eine Scharnierfeder den Reflektor dazu, sich weg von der Solarzellenstirnseite zu drehen. Der Scharniermechanismus umfasst ein Anschlagelement, das diese Drehung anhält, wenn der Reflektor den Entfaltungswinkel erreicht.
  • DE 1 764 428 A1 offenbart eine Solarzellenanordnung mit Reflektormitteln zum Reflektieren der Strahlung auf die Solar zellen. Die reflektierende Platte wird von einer Stabanordnung getragen, die zwei Teleskopstäbe und eine Rolle umfasst. Beide Teleskopstäbe sind mit der Solarzellentafel über Scharniere verbunden, um eine Drehbewegung aus der verstauten Position in die entfaltete Position zu ermöglichen.
  • Die reflektierende Platte ist auf der Rolle aufgerollt und wird während der Verlängerung der Teleskopstäbe abgewickelt.
  • US 5,520,747 A1 offenbart eine faltbare Solaranordnung niederer Konzentration für ein Weltraumfahrzeug, das eine Reihe von Solarzellen aufweist, die aus einer gefalteten verstauten Konfiguration in eine planare Konfiguration entfaltet werden können. Wenn die Solartafeln verstaut sind, dämpft und schützt die Unterlage der Reflektortafeln die Solartafeln gegenüber Spannungen und Vibrationen beim Start und während des Weltraumflugs. Sobald die Solartafeln in eine entfaltete planare Konfiguration ausgedehnt sind, werden die Reflektortafeln angehoben, um Sonnenlicht auf die Solartafeln zu konzentrieren.
  • Bei einer anderen Reflektorsystemanordnung werden Reflektoren durch Aufhängen eines reflektierenden Films zwischen einem Paar von flexiblen Stäben hergestellt, die starr mit einer Solartafel verbunden sind. Die Stäbe sind typischerweise derart angebunden, dass die Reflektoren parallel zu der Solarzellenstirnseite vor dem Weltraumfahrzeugstart liegen. Das Entfalten wird durch Losbinden bewirkt, was es ermöglicht, dass die Stäbe direkt in eine Position wippen, in der der reflektierende Film einen entfalteten Winkel mit der Tafel bildet.
  • Obgleich das letztgenannte Reflektorsystem wirksam Strahlung umlenkt, sind die Solarreflektoren über der Solarzellenstirnseite der Solartafeln verstaut. Demgemäß blockieren sie die Benutzung der Solartafeln ständig, (bspw. einer Transferumlaufbahn), während die Solartafeln in einer Speicherposition sind, die eine Reflektorentfaltung verhindern.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist auf einen einfachen, leichtgewichtigen und kostengünstigen Solarreflektor gerichtet, der Solarstrahlung auf eine Tafelstirnseite einer Solartafel konzentriert und benachbart einer Rückfläche der Tafel verstaut werden kann.
  • Diese Ziele werden mit zumindest einer flexiblen reflektierenden Platte realisiert, die ein inneres Teil und ein äußeres Teil aufweist, mit zumindest einem inneren Feder-Bauelement, das das innere Teil mit der Tafel verbindet und das innere Teil in Richtung der Tafel zwingt, und zumindest ein äußeres Feder-Bauelement, das das äußere Teil mit der Tafel verbindet und das äußere Teil weg von der Tafel zwingt, so dass das innere und das äußere Feder-Bauelement zusammen die reflektierende Platte in Richtung einer planaren Konfiguration zwingen.
  • Das äußere Feder-Bauelement ist angeordnet, um die reflektierende Platte bzw. Tafel entlang einer Drehung weg von der Tafelstirnfläche zu drehen und zumindest ein Sperr-Bauelement ist angeordnet, um diese Drehung zu begrenzen, so dass die reflektierende Tafel in einer entfalteten Position gesperrt wird, in der sie einen Winkel mit der Tafel bildet, um Sonnenstrahlung auf die Tafelstirnfläche zu reflektieren. Ein Anschlag wird von der Tafel getragen, an den ein innerer Bereich des äußeren Feder-Bauelements anschlägt, um das Drücken des äußeren Feder-Bauelements zu erleichtern, was zu einer Tafeldrehung führt.
  • Bei einer Ausführungsform ist die reflektierende Tafel ein Metall-beschichtetes Dünnfilmpolymer, sind das innere und das äußere Feder-Bauelement federnde, längliche Bauelemente und das Sperrelement ist ein Halteseil. Demgemäß sind Reflektoren der Erfindung extrem leicht und kostengünstig. Vorzugsweise sind die Feder-Bauelemente und das Halteseil elektrisch leitfähig, um Leitungspfade auszubilden, die möglicherweise zerstörende elektrostatische Ladungen weg von der reflektierenden Tafel entladen.
  • Vorzugsweise sind die Feder-Bauelemente drehbar mit der Tafel verbunden, um eine Drehung der reflektierenden Tafel und der Feder-Bauelemente in eine verstaute Position hinter der Tafel zu erleichtern. Das äußere Feder-Bauelement dreht um einen Rotationspunkt und eine Führung nimmt das Halteseil auf, wenn das Feder-Bauelement in der verstauten Position ist. Die Führung ist ausgelegt, um das Halteseil entlang eines Führungspfads zu führen, der beabstandet von dem Drehpunkt ist, um ein mechanisches Drehmoment zu erzeugen und damit eine automatische Drehung des äußeren Feder-Bauelements aus der verstauten Position in die entfaltete Position zu erleichtern.
  • Da jede reflektierende Tafel hinter ihrer jeweiligen Solartafel gelagert ist, kann zumindest eine Solartafel während einer Zeitdauer positioniert werden (bspw. einer Transferumlaufbahn).
  • Die neuen Merkmale der Erfindung sind in Ausführlichkeit in den angehängten Ansprüchen ausgeführt. Die Erfindung wird am besten aus der nachfolgenden Beschreibung verstanden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Weltraumfahrzeugs in einer Umlaufbahnebene um einen Himmelskörper;
  • 2A2C sind vergrößerte Ansichten eines Solarflügels auf dem Weltraumfahrzeug von 1, die die Bewegung des Solarflügels zwischen einer verstauten Konfiguration und einer entfalteten Konfiguration darstellen;
  • 3 ist eine vergrößerte Ansicht einer Solartafel in dem Solarflügel von 2C, die eine Solarreflektorausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 4 ist eine Endansicht der Solartafel und der Solarreflektoren von 3;
  • 5 ist eine Ansicht ähnlich zur 4, die die Konzentration der Solar- bzw. Sonnenstrahlung auf die Solartafel durch die Solarreflektoren darstellt;
  • 6 ist eine Ansicht ähnlich zu der von 4, die eine Zwischenposition der Solarreflektoren zwischen der entfalteten Position von 4 und der verstauten Position zeigt;
  • 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines Aufbaus innerhalb der gekrümmten Linie 7 von 6 mit einem äußeren Feder-Hauelement von 6 in einer verstauten Position;
  • 8 ist eine vergrößerte Ansicht eines inneren Bereichs des äußeren Feder-Bauelements von 3, die die Feder-Bauelementbewegung zwischen der entfalteten und der verstauten Position zeigt;
  • 9A ist eine Rückansicht benachbarter Solartafeln des Solarflügels von 2C, die abwechselnde verstaute Positionen der äußeren Feder-Bauelemente von 3 zeigt;
  • 9B zeigt die äußeren Feder-Bauelemente von 9A, wenn die Solartafeln in die verstaute Konfiguration von 2A gefaltet sind;
  • 10 ist eine vergrößerte Ansicht des Aufbaus innerhalb der gekrümmten Linie 10 von 3, die eine drehbare Verbindung zwischen einer reflektierenden Tafel und einem äußeren Feder-Bauelement von 3 zeigt;
  • 11A und 11B sind vergrößerte Ansichten eines inneren Feder-Bauelements von 3, die drehbar gekoppelte Ausführungsformen zwischen einem inneren Feder-Bauelement und einer reflektierenden Tafel von 3 zeigt; und
  • 12 ist eine vergrößerte Ansicht eines inneren Bereichs eines äußeren Feder-Bauelements von 3, die eine andere drehbare Verbindungsausführungsform zwischen dem äußeren Feder-Bauelement und der Solartafel von 3 zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 112 zeigen Solarreflektoren, in denen flexible leichtgewichtige reflektierende Tafeln mit inneren und äußeren Feder-Bauelementen positioniert sind, die jede Tafel in eine planare Konfiguration zwingen und ferner die Tafel zu einer Drehung weg von einer Solartafelstirnfläche bringen. Sperr-Bauelemente begrenzen diese Drehung, um die Tafel in einer entfalteten Position zu positionieren, in der sie einen Winkel mit der Tafel bilden, um Solarstrahlung auf die Tafelstirnfläche zu reflektieren. Die vergrößerte eintreffende Strahlung erlaubt eine Reduzierung der Anzahl der Solarzellen mit der Folge, dass Weltraumfahrzeugkosten und Gewicht gespart werden. Zusätzlich werden die reflektierenden Tafeln hinter ihrer jeweiligen Solartafel gespeichert.
  • Insbesondere zeigt 1 ein rumpfstabilisiertes Weltraumfahrzeug 20, das in einer Umlaufbahnebene 22 um einen Himmelskörper wandert, wie bspw. die Erde 24. Die Lage des Weltraumfahrzeugs kann mit Bezug auf ein orthogonales Koordinatensystem 30 beschrieben werden, das einen Ursprung im Massenzentrum des Weltraumfahrzeugs hat. Das Koordinatensystem 30 umfasst eine Gierachse 31, die auf die Erde 24 gerichtet ist, eine Nickachse 32, die orthogonal zu der Umlaufbahnebene 22 ist und eine Rollachse 33, die mit einem Geschwindigkeitsvektor des Weltraumfahrzeugs 20 ausgerichtet ist.
  • Das Weltraumfahrzeug 20 besitzt einen Rumpf 34, der ein Paar von Solarflügeln 35 und 36 trägt, die um die Nickachse 32 drehen, so dass die Solarzellen der Solarflügel so orthogonal wie möglich zu einer Sonnenlinie 38 zwischen einer Sonne (nicht gezeigt) und dem Weltraumfahrzeug 20 sind. Solange jedoch die Solarflügel nicht auch gegenüber der Nickachse 32 geneigt werden können, werden sie von der Sonnenlinie 38 im Sommer- und im Winterhalbjahr gekippt, da die Erde in einer Umlaufbahnebene wandert, die gegenüber der Äquatorialebene der Erde gekippt ist. Typischerweise trägt auch der Weltraumfahrzeug-Rumpf 33 Antennen 40 und 41 zur Kommunikation mit Erdstationen und Triebwerke 42 und 43 zur Aufrechterhaltung einer Weltraumfahrzeug-Positionshaltung und Lagesteuerung.
  • Jeder der Solarflügel 35 und 36 ist typischerweise aus einer Vielzahl von gelenkig miteinander verbundenen Solartafeln bzw. Kollektoren 46 ausgebildet, wie in 2A gezeigt. Diese Figur zeigt auch, dass die Tafeln 46 in einer Ziehharmonika-ähnlichen Weise gefaltet wurden in eine verstaute Konfiguration 48 benachbart dem Weltraumfahrzeug-Rumpf 33. In 2B sind die Solartafeln 46 in einer Drehung um die inneren Tafelscharniere 50 gezeigt, die sie zu der planaren entfalteten Konfiguration 52 von 2C verlängern.
  • 1 zeigt Paare von Solarreflektoren 60 der vorliegenden Erfindung, die von den Solarflügeln 35 und 36 getragen werden, um Sonnenstrahlung auf die Solarzellen der Flügel zu konzentrieren. Die Solarreflektoren 60 sind ebenfalls in der entfalteten Konfiguration 52 von 2C gezeigt. Obgleich nicht speziell in den 2A und 2B gezeigt, drehen die Solarreflektoren 60 in gespeicherte Positionen hinter ihrer jeweiligen Solartafel vor dem Ausfalten der Tafeln in die verstaute Konfiguration 48 von 2A.
  • Die vergrößerte Ansicht von 3 und 4 zeigen eine einzelne Solartafel 46, die sich seitlich zu einem Tafelumfang 55 erstreckt und eine Anordnung von Solarzellen 56 auf der Tafelstirnfläche 57 trägt. Ein Paar von Solarreflektoren 60 ist der Solartafel 46 zugeordnet und jeder Reflektor umfasst eine reflektierende Tafel 62, die einen inneren Teil in Form eines inneren Rands 64 und einen äußeren Teil in Form eines äußeren Rands 66 aufweist. Innere Feder-Bauelemente 68 verbinden den inneren Rand 64 mit der Solartafel 46, und äußere Feder-Bauelemente 70 verbinden den äußeren Rand 66 mit der Solartafel (um klarer andere Strukturen zu zeigen, sind die inneren Feder-Bauelemente aus 4 weggelassen).
  • Die inneren Feder-Bauelemente 68 sind angeordnet, um den inneren Rand 64 in Richtung der Solartafel 46 federnd zu zwingen, und die äußeren Feder-Bauelemente 70 sind angeordnet, um den äußeren Rand 66 weg von der Solartafel 46 zu zwingen. Zusätzlich sind die inneren Feder-Bauelemente 68 mit unterschiedlichen Bereichen des inneren Rands 64 verbunden (bspw. den gegenüberliegenden Ecken 71 und 72 von 3) und sind angeordnet, um diese Randbereiche weg voneinander zu bringen. In gleicher Weise sind die äußeren Feder-Bauelemente 70 mit unterschiedlichen Bereichen des äußeren Rands 66 verbunden (bspw. gegenüberliegende Ecken 73 und 74 von 3), und sind angeordnet, um diese Randbereiche weg voneinander zu zwingen. Somit zwingen das innere und das äußere Feder-Bauelement zusammen die reflektierende Tafel 62 in Richtung einer planaren Konfiguration. Demgemäß erreichen sie ein statisches Gleichgewicht und gleichen thermische Veränderungen in der reflektierenden Tafel aus.
  • Bei der Ausführungsform der 3 und 4 ist jedes der inneren Feder-Bauelemente 68 aus einem federnden länglichen Bauelement geformt, das mit dem Umfang 55 der Solartafel 46 über ein Scharnier 76 drehbar verbunden ist (um andere Strukturen deutlicher zu zeigen, ist das Scharnier aus 4 weggelassen). Wenn die inneren Feder-Bauelemente 68 durch die reflektierende Tafel 62 und die äußeren Feder-Bauelemente 70 in einen gestörten Zustand gezogen werden, nehmen die inneren Feder-Bauelemente 68 die gebogene Konfiguration von 3 an, in der sie die gegenüberliegenden Ecken 71 und 72 weg voneinander und in Richtung der Solartafel 46 zwingen.
  • In der Ausführungsform von 3 und 4 ist jedes der äußeren Feder-Bauelemente 70 ebenfalls aus einem federnden länglichen Bauelement geformt, das drehbar mit dem Umfang 74 der Solartafel verbunden ist. Diese drehbare Verbindung kann mit verschiedenen Aufbauten erreicht werden, wie bspw. dem Scharnier 80 von 3 (um andere Aufbauten klarer zu zeigen, ist das Scharnier in 4 weggelassen) oder einer Schnur, die mit Bezug auf die 10 nachfolgend beschrieben ist. Ein Anschlag 82 ist so angeordnet, dass er einen inneren Bereich des äußeren Feder-Bauelements 70 winkelbeschränkt. Dieser innere Bereich ist entsprechend entlang einer gestrichelten Richtungslinie 88 ausgerichtet.
  • Jeder Solarreflektor 60 umfasst ebenfalls Sperrelemente in Form von Halteseilen 90, die bspw. aus einer flexiblen Schnur gebildet sind und zwischen dem äußeren Rand 66 (bspw. den gege nüberliegenden Ecken 73 und 74) und der gegenüberliegenden Seite des Umfangs 55 der Solartafel verbunden sind. Aufgrund des Gegensatzes zwischen der Sperraktion der Halteseile 90 und der Anschlagaktion des Anschlags 82 wird jedes äußere Federelement 70 in einen gestörten Zustand gezogen und nimmt die Bogenkonfiguration von 3 und 4 an. Bei dieser Konfiguration drücken die äußeren Feder-Bauelemente 70 die gegenüberliegenden Ecken 73 und 74 weg voneinander und ebenfalls weg von der Solartafel 46.
  • Die federnden äußeren Feder-Bauelemente 70 versuchen, in einen entspannten linearen Zustand sich zu bewegen, und um dies zu tun, zwingen sie die reflektierende Tafel 62 entlang einer Drehung weg von der Tafelstirnfläche 57. Diese Drehung wird durch die Halteseile 90 begrenzt, so dass die reflektierende Tafel 62 in der entfalteten Position von 3 und 4 gesperrt ist. In dieser entfalteten Position definiert die reflektierende Tafel 62 einen entfalteten Winkel 92 mit der Solartafel 46 und einem Sperrwinkel 93 mit der Richtungslinie 88 (Winkel 92 und 93 sind nur in 4 gezeigt). Der entfaltete Winkel 92 ist ausreichend, um durch die reflektierende Tafel 62 Strahlung auf die Tafelstirnfläche 57 zu strahlen. Die Länge des Halteseils 90 und der Winkel, der durch den Anschlag 82 vorgegeben ist, drückt das äußere Feder-Bauelement 70 in einen gewünschten entfalteten Winkel. Der Anschlag dient dazu, die reflektierende Tafel 62 in Richtung einer verstauten Position zu drücken, während das Halteseil dazu dient, die reflektierende Tafel 62 in einer entfalteten Position zu sperren. Diese Aktionen gleichen sich federnd aus.
  • Zusammen bilden die inneren Feder-Bauelemente 68, die äußeren Feder-Bauelemente 70 und die Sperr-Bauelemente 90 Entfaltungsstrukturen 94, die die reflektierenden Tafeln 62 so positionieren, dass sie Solar- bzw. Sonnenstrahlung auf die Solartafeln 46 konzentrieren. Insbesondere halten die inneren Feder-Bauelemente 68 den inneren Rand 64 und gleichen damit die statischen Kräfte aus, die jede der reflektierenden Tafel 62 in der gewünschten reflektierenden Position halten.
  • Die wirksame Konzentration von Solarstrahlung ist in 5 gezeigt, die eine Ansicht ähnlich der 4 ist, wobei ähnliche Elemente durch ähnliche Bezugszeichen gekennzeichnet sind. In einem mittleren Bereich von 5 fällt Solarstrahlung 100 direkt auf die Tafelstirnfläche bzw. Fläche 57 der Solartafel 46. In äußeren Gebieten von 5 wird Solarstrahlung 102, die andernfalls die Solartafel 46 passieren würde, von den reflektierenden Tafeln 60 reflektiert, um auf die Tafelstirnfläche 57 zu fallen.
  • Die Solarzellenumwandlungseffizienz der eintreffenden Solarstrahlung in elektrische Energie ist eine Funktion des Einfallwinkels und fällt allgemein mit geringeren Einfallwinkeln ab. Entsprechend wird die Strahlung 102, die auf die Tafelfläche 57 durch die Solarreflektoren 60 reflektiert wird, in Energie mit einer geringeren Effizienz umgewandelt als die Solarstrahlung 100, die direkt auftrifft (eine größere Wirkung auf die Umwandlungseffizienz aller eintreffenden Strahlungen wird durch die höhere Wärme der Solarzellen verursacht). Nichtsdestoweniger wird die Ausgangsleistung der Solarzellen der Solartafel 46 signifikant erhöht durch Hinzufügen der neu ausgerichteten Strahlung 102. Demgemäß erleichtern die Solarreflektoren 60 eine Reduzierung der Anzahl von Solarzellen, die für eine vorgegebene Weltraumfahrzeug-Energiesenke benötigt wird.
  • 4 ist eine Endansicht der Solarreflektoren 60 in ihrer entfalteten Position. Aus diesem Zustand können die Reflektoren leicht in eine verstaute Position hinter ihrer zugehörigen Solartafel 46 gedreht werden, wie in 6 und 7 dargestellt. Die äußeren Feder-Bauelemente 70 werden manuell weg von der Tafelfläche 57 gedreht und in Richtung der Solartafelrückfläche 106 (die Scharniere 80 sind in 6 weggelassen, um andere Strukturen deutlicher zu zeigen). Jedes Halteseil 90 wird in dem Tafelumfang 55 in einer Halteseilführung 110 aufgenommen.
  • Vorzugsweise besitzt jede Führung 110 einen U-förmigen Querschnitt, so dass das Halteseil seitlich gehalten wird (wie in 7 durch einen Pfad 112 mit gestrichelter Linie gezeigt ist) und nicht aus der Führung herausgleitet. Aufgrund der Sperr-Aktion des Halteseils wird das äußere Ende des äußeren Feder-Bauelements 70 näher an das Scharnier 76 gezogen, wenn es in Richtung der Rückfläche 106 gedreht wird. Demgemäß wird die Störung des äußeren Feder-Bauelements 70 erhöht, was eine gespeicherte Energie bereitstellt, um den Solarreflektor (60 in 3) zu entfalten. Um dem reduzierten Abstand zwischen den Enden des äußeren Feder-Bauelements Rechnung zu tragen, sind die reflektierenden Tafeln 62 wie in 6 gezeigt, gefaltet.
  • In 7 hat ein äußeres Feder-Bauelement 70 seine verstaute Position benachbart der Tafelrückfläche 106 erreicht. Ein Dreh- bzw. Rotationspunkt wird errichtet (bspw. durch das Scharnier 80), um den das äußere Feder-Bauelement 70 dreht, wenn es zwischen der verstauten Position und seiner entfalteten Position dreht (35). Die Führung 110 ist ausgelegt, um einen Pfad 112 so zu konfigurieren, dass zumindest ein Teil dieses Pfads gegenüber dem Drehpunkt des Scharniers 80 beabstandet ist (bspw. durch einen Abstandshalter 114). Bei der Ausführungsform von 7 bildet die Führung 110 einen gekrümmten Pfad 112, so dass wenn das Halteseil 90 längs des Führungspfads 112 geführt ist, es gegenüber dem Drehpunkt des Scharniers 80 an allen Teilen dieses Pfads beabstandet ist.
  • Aufgrund des Abstands 114 enthält ein Teil der zwingenden Kraft des gestörten äußeren Feder-Bauelements 70 gegen die Sperrung des Halteseils 90 eine nach unten gerichtete Vektorkomponente, die eine Drehbewegung des äußeren Feder-Bauelements 70 aus ihrer verstauten Position von 7 in ihre entfaltete Position von 35 auslöst (d.h. die Beabstandung erleichtert eine automatische Drehung des äußeren Feder-Bauelements aus seiner verstauten Position in seine entfaltete Position). Die Führung 110 und dessen Pfad 112 verursachen ein mechanisches Moment (d.h. ein Drehmoment), das in dem äußeren Feder-Bauelement 70 erzeugt werden soll, das es weg von seiner verstauten Position zwingt. Obgleich die Führung 110 wie in 7 konfiguriert ist, um einen gebogenen Führungspfad 112 auszubilden, können andere Pfade das benötigte mechanische Moment ebenfalls erzeugen.
  • Demgemäß drehen, wenn die Solartafeln 46 sich aus ihrer verstauten Anordnung von 2A in ihre entfaltete Konfiguration von 2C entfalten, ihre jeweiligen Solarreflektoren von ihren Rückflächen in die entfaltete Position von 2C. Vorzugsweise wird diese Drehung verzögert, um zu gewährleisten, dass sie nicht die Ziehharmonikabewegung der Solartafel 46 um ihre Scharniere 50 stören. Diese Verzögerung kann durch Einfangen jedes äußeren Feder-Bauelements 70 in seine jeweilige Tafel 46 mit einer lösbaren Sperre erreicht werden (bspw. eine mechanische Verriegelung oder ein Explosionsbolzen). Sobald die Tafeln 46 sicher in ihre entfaltete Konfiguration von 2C entfaltet sind, können die Sperren gelöst werden und die äußeren Feder-Bauelemente bewegen sich automatisch in ihre entfaltete Position von 2C.
  • Die Bewegung der äußeren Feder-Bauelemente 70 zwischen ihrer entfalteten und ihrer verstauten Position wird ferner verbessert durch Bereitstellen des inneren Endes mit einer drehbaren Befestigung, wie in 8 gezeigt. Ein Scharnierblatt 116 erstreckt sich nach außen von dem Scharnier 80 (unterhalb des Anschlags 82), das das innere Ende 118 der äußeren Feder-Bauelemente 70 (bspw. durch Mittel eines Stifts 120) drehbar trägt. Das innere Ende 118 kann somit zwischen einer entfalteten Position 118A und einer der verstauten Positionen 118B und 118C drehen. In der verstauten Position 118B ist das Ende 118 weg von dem mittleren Bereich der Tafel gerichtet. In der verstauten Position 118C ist das Ende 118 längs des mittleren Bereichs der Tafel nach oben gerichtet. Die verstauten Positionen 118B und 118C verbessern die Fähigkeit der äußeren Feder-Bauelemente 70, parallel zu der Tafelrückseite 106 zu liegen, wenn sie in der verstauten Position von 7 sind.
  • Die verstauten Positionen 118B und 118C ermöglichen ebenfalls, dass die äußeren Feder-Bauelemente 70 den begrenzten Raum zwischen den Rückflächen benachbarter Solartafeln 46 ausnutzen. 9A zeigt bspw. die Rückflächen 106 benachbarter Tafeln 46A und 46B, wenn sie in der entfalteten Konfiguration von 2C sind. In jeder dieser Tafeln werden die äußeren Feder-Bauelemente auf ihrem jeweiligen Scharnierblatt 116 gedreht. Ein Satz von äußeren Feder-Bauelementen 70 ist mit ihren inneren Enden 118 in der verstauten Position 118B verstaut, und der andere Satz ist mit ihren inneren Enden 118 in der verstauten Position 118C verstaut. Diese Anordnung kann in der benachbarten Solartafel 46B umgekehrt sein.
  • Im Ergebnis überlappen sich die äußeren Feder-Bauelemente nur an diskreten Kreuzungspunkten, wenn die Tafeln in der verstauten Konfiguration von 2A sind, wie in 9B gezeigt (aus Klarheitsgründen wird die Tafel 46A als transparent bei dieser Ansicht betrachtet). Im Ergebnis können die äußeren Feder-Bauelemente leichter in den Raum zwischen den Rückflächen der benachbarten Solartafeln 46A und 46B aufgenommen werden. Um Abnutzung auf den äußeren Feder-Bauelementen 70 an den Kreuzungspunkten zu reduzieren, können die Elemente weiche federnde Krägen 119 tragen (bspw. ein Schaumgummi), wie an einem beispielhaften Kreuzungspunkt in 9A gezeigt.
  • Die äußeren Enden der äußeren Feder-Bauelemente 70 sind vorzugsweise mit ihrer jeweiligen reflektierenden Tafel 62 verbunden, um eine freie Bewegung an der Tafel zu erleichtern. Diese drehbare Verbindung kann realisiert werden bspw. mit einer flexiblen Schnur 121, die von einem Loch 122 in einem äußeren Ende 123 des äußeren Feder-Bauelements 70 und einem Loch 124 nahe dem äußeren Rand 66 der reflektierenden Tafel 62 aufgenommen ist, wie in 10 gezeigt. Dieses Halteseil 90 des äußeren Feder-Bauelements kann ebenfalls in dem Loch 122 aufgenommen sein. Andere beispielhafte drehbare Verbindungen können durch Aufnahme des äußeren Endes 123 in einem Becher ausgebildet werden, der von der Tafelecke 74 getragen wird und mit einem Kugel-Pfannen-Aufbau ausgebildet ist, der zwischen dem äußeren Ende 123 und der Tafelecke 74 geteilt wird. Vorzugsweise ist die Tafelecke 74 durch eine Verdoppelung 125 gestärkt, die durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Zusätzlich können alle Kanten der Tafel 62 durch Bildung ähnlicher Dopplerstrukturen verstärkt werden.
  • Die äußeren Enden der inneren Feder-Bauelemente 68 sind ebenfalls drehbar mit ihren jeweiligen reflektierenden Tafeln 62 verbunden, um eine freie Bewegung der Tafeln zu erleichtern. Diese Drehverbindung kann realisiert werden, wie in 11A gezeigt, mit einer flexiblen Schnur 127, die in einem Loch 128 nahe des inneren Rands 64 der Tafel 62 aufgenommen ist und durch einen ringförmigen Kragen 129 aufgenommen ist, der auf dem inneren Feder-Bauelement 68 gleitet. Anschläge 130 auf dem inneren Feder-Bauelement beschränken die Wanderung der Buchse 129.
  • 11B ist ähnlich zur 11A, wobei ähnliche Elemente ähnliche Bezugszeichen tragen. Diese Figur zeigt eine andere Ausführungsform einer drehbaren Verbindung, in der das innere Feder-Bauelement 68 über einen verdoppelten Bereich des inneren Rands 64 aufgenommen ist. Der Abschnitt bildet einen Kanal 132, durch den das innere Feder-Bauelement 68 gleitend aufgenommen ist.
  • Obgleich 10, 11A und 11B Löcher 124 und 128 zeigen, die die Anbringung an der reflektierenden Tafel 62 erleichtern, können viele andere Befestigungsstrukturen verwendet werden. Bei einer beispielhaften Lösung wird die Dünnfilm-Tafel nahe ihrer Ecken mit zusätzlichen Tafelabschnitten verstärkt, um eine Doppelung zu bilden. Schnüre, wie bspw. Seile 121 und 127 von 10 und 11A können in diese Doppelung eingegossen werden, die mit dem inneren und dem äußeren Feder-Bauelement 68 und 70 verbunden sind.
  • 7 zeigt, dass der Anschlag 82 eine geneigte Fläche 134 besitzt, die die anfängliche Richtung 88 des inneren Endes der äußeren Feder-Bauelemente 70 vorgibt, wie in 4 gekennzeichnet. Zusätzlich zeigen die 7 und 8 drehbare Verbindungen für die inneren Enden 118 der äußeren Feder-Bauelemente 70. Eine weitere Ausführungsform dieser Strukturen ist in 12 gezeigt, in der das innere Ende 118 des äußeren Feder-Bauelements 70 drehbar mit der Solartafel 46 über eine Schnur 136 verbunden ist, die an einer Klammer 138 an dem Tafelumfang 55 befestigt ist. Das obere Bein 140 der Tafel 138 erstreckt sich nach außen, um einen Anschlag 140 auszubilden, der an das innere Ende 118 des äußeren Feder-Bauelements 70 anstößt. Dieser Anschlag bestimmt die Anfangsrichtung des inneren Endes (d.h. die Richtung 88 von 4).
  • Die Solarreflektoren von 112 können mit einer Vielzahl von Materialien realisiert werden. Bei einer beispielhaften Realisierung sind die reflektierenden Tafeln 62 aus einem leichtgewichtigen flexiblen Dünnfilmpolymer gebildet (bspw. Polyimid oder Polyester in einer Dicke zwischen 10 und 80 Mikrometer). Um diese Reflexion der Solarstrahlung (102 in 5) zu verbessern, trägt die Tafel 62 vorzugsweise eine reflektierende Beschichtung 144 aus einem Metall (bspw. Aluminium oder Silber, das durch Dampfabscheidung abgeschieden ist) auf deren innerer Fläche, wie lokal in 5 gekennzeichnet ist. Das Tafelmaterial kann spiegelnd oder streuend sein (bspw. durch Falten, Prägung, Bürsten o.Ä.) für einen optimalen Leistungsausgang in verschiedenen Konfigurationen (bspw. Tafel, Flügel und Ausrichtungskonfigurationen).
  • Große Tafeln 62 werden typischerweise eine signifikante elektrostatische Ladung akkumulieren, die eine Beschädigung von elektrischen Komponenten des Weltraumfahrzeugs verursachen kann (bspw. die Solarzellen 56). Diese Ladung kann sicher verbraucht werden, falls ein Pfad zu leitenden Abschnitten der Solartafeln 46 existiert (Solartafeln werden typischerweise aus leitenden Materialien gebildet, die mit einer elektrischen Masse verbunden sind). Vorzugsweise bilden deshalb die inneren und äußeren Feder-Bauelemente 68 und 70 und die Halteseile 62 leitende Pfade von ihrer jeweiligen reflektierenden Tafel. Bei einer beispielhaften Realisierung dieser Elemente sind deshalb die inneren und äußeren Feder-Bauelemente 68 und 70 aus federnden länglichen Bauelementen eines leitfähigen Graphits oder Harzkomposits gebildet, und die Halteseile 80 sind aus Metallimprägnierten Polyamidfasern gebildet.
  • Eine andere Ausführungsform der inneren Feder-Bauelemente 68 ist durch eine leitende Spiralfeder 146 ausgebildet, wie in 3 angedeutet. Ein Ende der Feder ist an einer Ecke 72 der reflektierenden Tafel angebracht. Um die Ecke 72 in Richtung der Solartafel 46 und weg von den gegenüberliegenden Ecken des inneren und des äußeren Rands 64 und 66 zu bringen, kann die andere Feder über die Achse eines Zwischentafelscharniers 50 hinweggeführt werden und an einer benachbarten Solartafel 46A enden. Noch weitere Ausführungsformen der inneren Feder-Bauelemente 68 können mit verschiedenen federnden Strukturen (bspw. Blattfedern) gebildet werden.
  • Diese Lehren der Erfindung können mit unterschiedlichen Dimensionen und geometrischen Variationen der Reflektorstrukturen praktiziert werden. Bei einem beispielhaften Solarreflektor der Erfindung beträgt der Entfaltungswinkel 92 im Wesentlichen 120 Grad und die Breite 152 der reflektierenden Tafeln 62 ist das 1,1fache der Breite 154 der Solartafel 46 (der Entfaltungswinkel und die Breiten sind in 4 gezeigt).
  • Es wurde berechnet, dass diese Anordnung die eintreffende Strahlung auf die Tafelstirnfläche 57 um einen Faktor >2 vergrößert. Es wurde ferner berechnet, dass dieser Konzentrationsfaktor typischerweise im Bereich von 1,7 bis 1,9 reduziert wird, wenn Ausrichtungsfehler, Reflektorflachheit, Reflektorspiegeleigenschaften, Reflektorreflexionsvermögen und Reflektordefekte berücksichtigt werden. Es wurde geschätzt, dass diese Anordnung eines Paars von Solarreflektoren (60 in 3) für eine Solartafel mit etwa 200 cm Breite und etwa 350 cm Länge ein Gewicht von etwa 2 kg aufweisen wird.
  • Obgleich Ausführungsformen der Erfindung mit Paaren von reflektierenden Tafeln, inneren Federelementen, äußeren Federelementen und Halteseilen beschrieben wurden, können die Konzepte und Lehren der Erfindung benutzt werden, um einzelne Bauelemente dieser Strukturen so anzupassen, dass sie Sonnenstrahlung auf Solarzellen reflektieren. Um Weltraumfahrzeug-Lagefehlern zu begegnen, kann es wünschenswert sein, den äußeren Rand der reflektierenden Tafeln weiter weg von den jeweiligen Solartafeln auszudehnen, als bspw. in 5 gezeigt. Diese Ausdehnung wird kompensiert durch die Lagefehler, so dass die Solartafeln weiterhin vollständig mit der reflektierten Strahlung 102 abgedeckt sind.
  • Obgleich die inneren und äußeren Feder-Bauelemente 68 und 70 der Solarreflektor-Ausführungsform 60 (bspw. in 2 gezeigt) insbesondere als jeweils verbunden mit dem inneren und dem äußeren Rand der reflektierenden Tafeln 62 beschrieben wurde, lehrt die Erfindung allgemein das Verbinden mit jedem inneren und äußeren Teil der Tafeln. In anderen Ausführungsformen dieser Erfindung kann die Verbindung des inneren und des äußeren Feder-Bauelements mit einer Solartafel mit anderen Strukturen erleichtert werden, bspw. einem dritten Element, das drehbar durch die Solartafel getragen ist.
  • Während verschiedene erläuternde Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ergeben sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen. Solche Variationen und alternative Ausführungsformen sollen als zur Erfindung gehörend angesehen werden und können ohne Verlassen des Rahmens der Erfindung, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist, ausgeführt werden.

Claims (10)

  1. Sonnenkollektor mit einem Sonnenreflektor zur Konzentration der Sonnenstrahlung auf eine Kollektorfläche des Sonnenkollektors, die sich zu einem Kollektorumfang erstreckt, mit zumindest einer flexiblen reflektierenden Tafel (62) mit einem inneren Teil (64) und einem äußeren Teil (66); und einem Federmittel (68, 70), das angeordnet ist, um die reflektierende Tafel (62) in eine entfaltete Position zu bringen; gekennzeichnet durch zumindest ein inneres Feder-Bauelement (68), das mit dem inneren Teil (64) des Kollektors (46) gekoppelt ist und angeordnet ist, um den inneren Teil (64) in Richtung des Kollektors (46) zu bringen; zumindest ein äußeres Feder-Bauelement (70), das den äußeren Teil (66) mit dem Kollektor (46) koppelt und angeordnet ist, um den äußeren Teil (66) weg von dem Kollektor (46) zu bringen, so dass das innere und das äußere Feder-Bauelement (68, 70) zusammen die flexible reflektierende Tafel (62) in Richtung einer ebenen Konfiguration bringen, wobei das äußere Feder-Bauelement (70) des Weiteren angeordnet ist, um die reflektierende Tafel (62) entlang einer Drehung weg von der Kollektorfläche (57) zu bringen; und zumindest ein Sperr-Bauelement (90), das angeordnet ist, um die Drehung so zu begrenzen, dass die reflektierende Tafel (62) in einer entfalteten Position gehalten wird, in der sie einen Winkel (92, 93) mit dem Kollektor bildet, um Sonnenstrahlung auf die Kollektorfläche zu reflektieren.
  2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das innere und das äußere Feder-Bauelement (68, 70) federnde, elektrisch leitfähige längliche Elemente sind, die Leitungsstrecken weg von der reflektierenden Tafel (62) bilden.
  3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperr-Bauelement (90) ein elektrisch leitfähiges Halteseil ist, das einen Leitungspfad weg von der reflektierenden Tafel (62) bildet.
  4. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Feder-Bauelement einen inneren Abschnitt aufweist, der drehbar mit dem Kollektor (46) gekoppelt ist und ferner einen Anschlag (82) aufweist, der von dem Kollektor getragen wird, und der an dem inneren Abschnitt anschlägt und den Antrieb der reflektierenden Tafel (62) durch das äußere Feder-Bauelement (70) erleichtert, was zu einer Drehung führt.
  5. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperr-Bauelement (90) ein Halteseil ist; das äußere Feder-Bauelement (70) um einen Drehpunkt (80) dreht; und eine Führung (110) vorgesehen ist, die im Bereich des Kollektor-Umfangs (55) angeordnet ist, um das Halteseil (90) aufzunehmen, wenn das äußere Feder-Bauelement (70) in der verstauten Position ist, wobei die Führung (110) ausgelegt ist, um das Halteseil (90) längs einer Führungsstrecke (112) zu führen, die von dem Drehpunkt (80) beabstandet ist, um die Drehung des äußeren Feder-Bauelements (70) aus einer verstauten Position hinter dem Kollektor (46) in die entfaltete Position zu erleichtern.
  6. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, mit einer ersten und einer zweiten flexiblen reflektierenden Tafel (62), wobei jede reflektierende Tafel – als inneren Teil – einen inneren Rand (64) und – als äußeren Teil – einen äußeren Rand (66) aufweist, und einem ersten und einem zweiten Entfaltungs-Aufbau (94), die jeweils die erste und die zweite flexible reflektierende Tafel mit dem Kollektor koppeln; wobei jeder der Entfaltungs-Aufbauten aufweist: (a) ein erstes und ein zweites inneres Feder-Bauelement (68), das den ersten und den zweiten Bereich des inneren Rands (64) der jeweiligen der reflektierenden Tafeln (62) mit dem Kollektor (46) koppelt, wobei das erste und das zweite innere Feder-Bauelement (68) angeordnet sind, um den ersten und den zweiten inneren Randabschnitt (64) weg voneinander zu bringen und den inneren Rand (64) in Richtung des Kollektors (46) zu bringen; (b) ein erstes und ein zweites äußeres Feder-Bauelement (70), die den ersten und den zweiten Abschnitt des äußeren Rands (66) der jeweiligen reflektierenden Tafel (62) mit dem Kollektor (46) koppeln, wobei das erste und das zweite innere Feder-Bauelement (68) angeordnet ist, um den ersten und den zweiten äußeren Randabschnitt (66) weg voneinander zu bringen und den äußeren Rand (66) weg von dem Kollektor (46) zu bringen, so dass das innere und das äußere Feder-Bauelement (69, 70) zusammen die jeweilige reflektierende Tafel (62) in Richtung einer planaren Konfiguration bringen, und (c) ein erstes und ein zweites Sperr-Bauelement (90), die zwischen dem äußeren Rand (66) der jeweiligen reflektierenden Tafel (62) und dem Kollektor (46) gekoppelt sind, um die Drehung zu begrenzen, so dass die jeweilige reflektierende Tafel (62) in einer entfalteten Position gehalten wird, in der ein Winkel mit dem entsprechenden Kollektor definiert wird, um Sonnenstrahlung auf die Kollektorfläche (57) zu reflektieren.
  7. Verfahren zur Konzentration von Sonnenstrahlung auf eine Kollektorfläche (57) eines Sonnenkollektors (46), mit den Schritten: Antreiben einer flexiblen, reflektierenden Tafel (62) in Richtung einer ebenen Konfiguration; Antreiben der reflektierenden Tafel (62) entlang einer Drehung aus einer verstauten Position hinter dem Kollektor (46) in eine entfaltete Position weg von der Kollektorfläche (57); und Begrenzen der Drehung, so dass die reflektierende Tafel (62) in der entfalteten Position ist, in der sie einen Winkel mit dem Kollektor bildet, um Sonnenstrahlung auf die Kollektorfläche (57) zu reflektieren.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte zum Antreiben den Schritt umfasst: Bewegen der reflektierenden Tafel (62) mit federnden, länglichen Bauelementen (68, 70).
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, ferner mit dem Schritt: Leiten elektrischer Ladungen weg von der reflektierenden Tafel (62).
  10. Weltraumfahrzeugsystem mit: einem Weltraumfahrzeug (20); und zumindest einem Sonnenkollektor (46), der von dem Weltraumfahrzeug getragen wird, um Sonnenstrahlung in elektrische Energie umzuwandeln, gekennzeichnet durch einen Sonnenkollektor mit einem Sonnenreflektor (60) entsprechend Anspruch 1, der angeordnet ist, um die Sonnenstrahlung auf den Sonnenkollektor zu konzentrieren.
DE69831662T 1998-07-30 1998-07-30 Spiegelfolien für Konzentrator-Solarpaneele Expired - Lifetime DE69831662T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP98114321A EP0976655B1 (de) 1998-07-30 1998-07-30 Spiegelfolien für Konzentrator-Solarpaneele

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69831662D1 DE69831662D1 (de) 2006-02-02
DE69831662T2 true DE69831662T2 (de) 2006-07-06

Family

ID=8232375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69831662T Expired - Lifetime DE69831662T2 (de) 1998-07-30 1998-07-30 Spiegelfolien für Konzentrator-Solarpaneele

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP0976655B1 (de)
DE (1) DE69831662T2 (de)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2845822B1 (fr) * 2002-10-10 2005-06-24 Cit Alcatel Panneau de generateur solaire et vehicule spatial comportant un tel panneau
FR2847719B1 (fr) * 2002-11-25 2005-03-11 Cit Alcatel Cellule solaire pour panneau de generateur solaire, panneau de generateur solaire et vehicule spatial
CN100444411C (zh) * 2007-01-31 2008-12-17 黄上立 可自旋展开的薄膜太阳电池阵及其在太空的应用
JP6693889B2 (ja) 2014-05-14 2020-05-13 カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー 大規模宇宙太陽光発電所:誘導可能ビームを用いる送電
WO2015175839A1 (en) 2014-05-14 2015-11-19 California Institute Of Technology Large-scale space-based solar power station: packaging, deployment and stabilization of lightweight structures
EP3149777B1 (de) 2014-06-02 2024-02-14 California Institute of Technology Raumbasiertes grossflächiges solarkraftwerk: effiziente stromerzeugungsfliesen
JP6715317B2 (ja) 2015-07-22 2020-07-01 カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー コンパクトパッケージング用の大面積構造体
WO2017027617A1 (en) 2015-08-10 2017-02-16 California Institute Of Technology Systems and methods for performing shape estimation using sun sensors in large-scale space-based solar power stations
US10992253B2 (en) 2015-08-10 2021-04-27 California Institute Of Technology Compactable power generation arrays
KR102004469B1 (ko) * 2018-01-16 2019-07-26 성창 주식회사 태양광의 효율적 이용을 위한 태양광 모듈의 설치방법
US11634240B2 (en) 2018-07-17 2023-04-25 California Institute Of Technology Coilable thin-walled longerons and coilable structures implementing longerons and methods for their manufacture and coiling
US11772826B2 (en) 2018-10-31 2023-10-03 California Institute Of Technology Actively controlled spacecraft deployment mechanism
CN113630084B (zh) * 2021-10-12 2021-12-10 南通睿博电器有限公司 一种光伏组件

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1764428A1 (de) * 1968-06-04 1971-07-22 Telefunken Patent Anordnung zur Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie aus strahlungsempfindlichen Bauelementen,insbesondere Solarzellen-Batterie
US4284394A (en) 1980-09-19 1981-08-18 United Technologies Corporation Gas manifold for particle quenching
JPH04146897A (ja) * 1990-10-09 1992-05-20 Nec Corp フレキシブル太陽電池アレイ
JPH05116692A (ja) * 1991-10-30 1993-05-14 Nec Eng Ltd 人工衛星用太陽電池パドル
US5520747A (en) * 1994-05-02 1996-05-28 Astro Aerospace Corporation Foldable low concentration solar array
JP2001075712A (ja) 1999-08-31 2001-03-23 Sony Corp 情報処理装置及び情報処理方法並びにプログラム格納媒体

Also Published As

Publication number Publication date
EP0976655B1 (de) 2005-09-21
EP0976655A1 (de) 2000-02-02
DE69831662D1 (de) 2006-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69831662T2 (de) Spiegelfolien für Konzentrator-Solarpaneele
DE69720117T2 (de) Entfaltbare Radiatoren für Raumflugkörper
DE19744767C2 (de) Parabolrinnenkonzentrator
DE60006884T2 (de) D-förmiges, entfaltbares Sonnenpaneel
EP1290383B1 (de) Konzentrierendes solarenergiesystem
US6017002A (en) Thin-film solar reflectors deployable from an edge-stowed configuration
DE19934511A1 (de) Ausfahrblockierungs- und Ablaufsteuerungseinrichtung
US8066227B2 (en) Deployable structures having collapsible structural members
DE19801078C2 (de) Konzentrator zur Fokussierung von Solarstrahlung
DE1804950C3 (de) Solarzellenanordnung
US6284967B1 (en) Solar generator with foldable panels especially for a spacecraft
DE212019000089U9 (de) Dachzelt für Fahrzeug
DE3709148A1 (de) Entfaltungsvorrichtung
US4666107A (en) Deployable space panel structure
EP2524100B1 (de) Strukturelement mit einer fächerartig auffaltbaren materiallage
DE3621430C2 (de)
DE4017438A1 (de) Sonnenstrahlungsbuendler-kuehlerzusammenbau
DE2751273B2 (de) Vorrichtung zum synchronen Entfalten von Trägerelementen
DE3333951A1 (de) Antennenhalterung
DE3907063A1 (de) Solargeneratoranordnung fuer teil- und vollentfaltung
DE60016302T2 (de) System zum kompakten Verstauen von segmentierten Parabolreflektoren
WO2009009915A2 (de) Solaranlage
DE3615264C2 (de)
DE2040341A1 (de) Balgenkonstruktion insbesondere fuer Durchgaenge
DE102004013590B4 (de) Solarkonzentrator mit mehreren Spiegeln

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition