SE511762C2 - Förband vid rymdfarkost - Google Patents

Description

“hmm tta-'Lii . i 10 15 20 25 30 511 762 Adaptem är i sin översta ända försedd med en adapterfläns runt sin periferi. På motsvarande sätt är som nämnts satellitens bas försedd med en ring, vilken även denna är utrustad med en fläns, här kallad satellitens fläns, runt sin periferi. Satelliten och bärraketens adapter ligger an mot var- andra i ett kontaktplan, varvid adapterflänsen och satellitens fläns även dessa kontaktar varandra i kontaktplanet. Ett antal byglar är anordnade att i jämnt fördelade sektorer runt i kontaktplanet kunna anbringas med sina gap över de båda nämnda flänsama och pressa dessa flänsar samman när ett spännband utanför och runtom samtliga byglar spänner åt byglama mot flänsarna då spännbandet med kraft dras åt. Ett förband av denna typ kallas i det följande bygelförband (eng. clamp connection).

I bygelförband av den typ som beskrivits är flänsarna på den yta som vetter från kontaktplanet, dvs den yta som omkläms av byglarna, utforrnade med en släppvinkel, eller här även kallad klämvinkel, som är större än storleksordningen 9°- 1l°. Byglamas klämläppar, dvs byglamas skänklar, är även de utformade med en motsvarande släppvinkel på dessa klärnläppars innerytor, dvs på den yta av byglama som ligger an mot en fläns. I förband av känd typ är en minsta släpp- vinkel i denna storleksordning nödvändig för att byglama ska glida av flänsama, när förbandet lösgörs för att därvid satellit och bärraket med säkerhet ska kunna separera från varandra. Om släppvinkeln är lägre än den nämnda storleksordningen uppkommer risk för självlåsning, dvs att satellitens' och adaptems flänsar p g a friktion mot byglarnas klämläppar inte förmår att sära på sig genom att byglarna låses fast mot flänsarna. Om t ex flänsamas och byglarnas släppvinklar är noll uppstår inga skiljande krafter, när förbandet lösgörs.

På grund av att satelliter idag bär allt högre laster ökar kraftema som verkar på ett bygelförband.

Dessa krafter utgörs bl a av krafter som verkar i raketens axiella riktning och sålunda verkar åtskiljande på satellit och raket, varvid ökande krafter uppkommer på förbandet. De skiljande kraftema överförs till spännbandet genom att släppvinkeln är hög. Det vore härvid önskvärt att minska denna vinkel så mycket som möjligt, gärna ända ned till noll. Härvid uppkommer dock svårigheterna med att självlåsning kan uppträda, vilket gör att det med gängse teknik ej gör det möjligt att nämnvärt minska släppvinkeln. Ett annat sätt att komma tillrätta med svårighetema för att kunna uppta högre laster är att öka spänningen i spännbandet. Detta altemativ når naturligtvis så småningom sin övre begränsning. 10 15 20 25 30 5 1 1 7 6 2 BESKRIVNING Av UPPHNNmGEN ' Enligt uppfinningsaspekten är ett förband anordnat för att i en rymdfarkost hålla samman en första farkostdel ochlen från den första farkostdelen separerbar andra farkostdel, där förbandet innefattar ett till den första farkostdelen anordnat första flänselement, ett till den andra farkost- delen anordnat andra flänselement och fördelade utefter flänselementens periferi ett antal med två klämläppar utrustade byglar som överför radiella krafter från ett spännorgan anordnat runt byglama till de båda flänselementen för att pressa dessa samman och där dessutom rullorgan är anbringade åtminstone mellan en av resp bygels klämläppar och anslutande första eller andra flänselement.

Vid förekomsten av förband enligt ovan utgörs den första farkostdelen vanligen av en bärraket, medan den andra farkostdelen kan utgöras av en satellit så som ovan beskrivits, men det är fullt möjligt att den första farkostdelen är en satellit och den andra farkostdelen en sond eller andra exempel på kombinationer av farkostdelar.

Förbandets uppgift är att uppta mellan farkostdelarna skilj ande krafter under uppskjutning av rymdfarkosten och under manövreri en bana. När den andra farkostdelen ska separeras från den första lösgörs förbandet genom att spännorganet frigörs, varvid arrangemanget är sådant att byglarna rullar av från flänsama utan någon nämnvärd friktion mellan flänsarna och byglarnas klämläppar. En betydande fördel uppnås vid arrangemanget genom att det härvid blir möjligt att utforma flänsama med en släppvinkel ända ned till noll grader, vilket innebär att betydligt högre klämkrafter, dvs krafter som pressar flänsama mot varandra, kan överföras från spännorganet till flänsama utan att risk för självlåsning uppkommer vid frigörande av förbandet.

Byglama ligger anordnade och fördelade utefter de sammanpressade flänsamas periferi och är var och en utrustad med två klämläppar som griper om de två flänsama när spännorganet pressar byglama mot flänsama. By glarna har en utsträckning utefter flänsamas periferi och upptar häri- genom var och en en sektor av nämnda periferi. Spännorganet utgörs vanligen av ett spännband som sträcker sig runtom och innesluter byglama. Genom spänning av spännbandet pressas härvid byglarna radiellt in mot flänsama. När förbandet ska frigöras upphävs kraftutövningen på spänn- bandet, varigenom byglarna glider av från flänsama och farkostdelarna kan separera från varandra. 10 15 20 25 30 _' 511 762 Rullorganen enligt uppñnningsaspekten kan utgöras av rullar eller kulor. Dessa rullorgan är härvid anordnade antingen mellan vardera flänsens ytteryta och anslutande klämläppar på byglarna eller också enbart mellan en av flänsarnas ytterytor och dennas anslutande klämläppar på byglama, dvs i detta senare fall som exempel enbart på satellitflänsen eller adapterflänsen.

När rullorganen utgörs av rullar är dessa utformade som cylindrar, varvid här begreppet cylinder ska uppfattas i dess vidaste mening, dvs en kropp vars tvärsnittsyta begränsas av en sluten kurva.

Cylindem kan vara cirkulär, men företrädesvis är cylindems tvärsnittsyta symmetriskt oval med en större längd längs en storaxel och något kortare längs en lillaxel. Medelst en sådan oval form på rullarna ges möjlighet att åstadkomma en starkt ökande klämkraft som följd av åtspännings- kraften i spännbandet allteftersom vinkeln mellan en rulles storaxel och farkosten axiella led närmar sig noll. I normala fall avses förbandet användas vid klämvinklar ned mot 0 grader, men i speciella fall kan klämvinkeln tillåtas passera O grader, varvid självlåsning (överknäckning) in- träffar medan förbandet är under press, utan att det härav uppkommer några svårigheter att åstad- komma separation av farkostdelama och att åstadkomma högt kontakttryck mellan farkostdelarna medan förbandet ändå kan lossas med mycket låg friktion mellan flänsar och förbandselement.

Om rullama är cirkulära cylindrar kan samma verkan som nyss beskrivits åstadkommas genom en utformning av flänsamas utåt mot klämläppama vända ytor så att rullama tvingas rulla utefter en profil på flänsytan. Genom lämplig utformning av profilen (ej nödvändigtvis lika profil på flänsen som på klärnläppen) kan önskvärd effekt erhållas. I detta utförande kan klämläpparnas yttersta del vara utformad med en klo som förhindrar att rullen pressas ut ur mellanrummet mellan fläns och klämläpp.

En alternativ utformning är också att anordna en cirkulär cylinder vid en av flänsama och en oval cylinder vid den andra flänsen för anordande av gradvis ökande klämkraft.

Rullorganen kan som alternativ utgöras av kulor. I detta utförande bör utformningen av förbandet i övrigt vara ekvivalent med arrangemanget där cirkulära cylindrar används som rullorgan. 10 l5 20 25 30 5 1 1 7 6 2 En väsentlig fördel med det redovisade arrangemanget enligt uppfinningsaspekten är att det blir möjligt att åstadkomma en betydande ökning av klämkraften i förbandet vid en given bandspän- ning i förhållande till vad som är möjligt enligt gängse teknik.

FIGURBESKRIVNING Fig.1 visar schematiskt i en sidovy ett partiellt tvärsnitt av förbandet enligt uppfinningen, där två ovala rullar är anordnade mellan en bygels klämläppar för att pressa samman flänsar som tillhör två skilda farkostdelar.

Fig. 2 åskådliggör schematiskt i en sidovy ett partiellt tvärsnitt av förbandet där cirkulära rullar eller sfäriska kulor används som rullorgan mellan klämläppar och flänsar, varvid en klo är anbringad ytterst på klärnläpparna för att innesluta rullorganen.

Fig. 3 visar i en planvy ett partiellt tvärsnitt genom rullorganen av förbandet.

Fig. 4 visar en profilerad rullbana med en rullningsprofil vid en av flänsamas ytterytor och en motsvarande rullningsprofil vid en klämläpps insida.

Fig. 5 visar ett förband där olika typer av rullorgan är anordnade på vardera sidan av förbandets delningsplan.

U I FÖRANDEN I det följande beskrivs ett antal utföranden av uppfinningen med stöd av och hänvisning till figurerna.

I figur 1 visas i ett tvärsnitt ett exempel på ett bygelförband enligt uppfinningen. Här represente- ras farkostdelama av en bärraket och en satellit, där en adapter överst på bärraketen har en fläns som betecknas med l. Satelliten är på motsvarande sätt nederst försedd med en fläns 2. Avsikten med förbandet är att hålla samman satellitfläns 2 och adapterfläns 1 mot ett delningsplan under 10 15 20 25 30 511 762 manövrer i en raketbana. För att styra flänsamas förhållande till varandra samt för att ta upp skjuvlaster i förbandet är dessa försedda med en styrning 3. Skjuvlaster kan också upptas genom användande av s k skjuvpinnar, såsom görs idag i de flesta förekommande förbanden. Flänsarna 1, 2 är enligt exemplet cirkulära så som visas i figur 3, där en del av den cirkulära flänsen 2 visas.

Flänsarna 1, 2 löper runtom och utvändigt om satellit resp adapter.

Utefter flänsarnas 1, 2 periferi är ett antal byglar 4 anordnade. Byglama 4 är förlagda runtom förbandet och uppfyller var och en en viss sektorvinkel av periferin till den cirkel som förbandet bildar. Byglarna 4 är vidare försedda med klämläppar 5, 6 vilka är ämnade att omgripa flänsarna 1, 2 när byglarna förs in över flänsarna. Runtom hela förbandet och inneslutande samtliga byglar är ett spännband 7 anordnat. Genom att anbringa en kraft på spännbandet 7 pressas byglarna radiellt inåt mot flänsarna 1, 2. Enligt tidigare känd teknik överförs den radiellt verkande kraften från byglarna till en hoppressande kraft på flänsarna genom att både klämläppar och flänsamas ytterytor har utåt sluttande släppvinklar. I föreliggande uppfinning åstadkoms kraftöverföringen från byglar till flänsar genom att rullar 8 är anordnade mellan klämläppama 5, 6 och flänsama 1, 2. I exemplet enligt figur 1 utgörs rullama 8 av cylindrar vars tvärsnitt är ovala och symmetriska längs en storaxel 9. I det mest föredragna fallet begränsas nämnda ovala tvärsnitt av en sluten kurva som bildas av en rektangel där två motstående sidor ersatts med två halvcirkelbågar. När spännbandet 7 dras samman rullar klämläppama 5, 6 på rullen 8 så att bygeln förs radiellt inåt, medan rullens 8 storaxel 9 närmar sig mer och mer ett axiellt läge. Med axiellt menas här en axel längs farkosten, dvs vinkelrätt mot förbandets delningsplan. Klämläpparna 5, 6 kommer härvid att utsätta flänsarna för en allt större axiellt sammanpressande kraft. Denna sammanpressande kraft blir maximal när rullen 8 enligt exemplet befinner sig med storaxeln 9 i axiell riktning (vertikalt i fig. l). I detta läge, när storaxeln 9 för en oval rulle 8 intar axiellt läge inträffar även den tidigare nämnda överknäckningen eller självlâsningen, dvs det finns ej längre någon radiellt utåt på byglama 4 verkande kraft.

Ett alternativt utförande visas i fig. 2, där flänsama 1, 2 utformats med en släppvinkel större än noll, varvid även byglarnas 4 klärnläppar 5, 6 invändigt har utformats med en motsvarande vinkel. Mellan flänsarna 1, 2 och klämläppama har i detta exempel anordnats rullar 8 med cirkulärt tvärsnitt. I detta altemativ är även kulor användbara som rullorgan. Genom detta arrangemang kan under sammanpressning av förbandet medelst spännbandet 7 klämläpparna rulla upp på flänsarna 1, 2 med låg friktion. Här kan klämläppar mindre än de nämnda ca 9° och 10 15 20 25 511 762' ända ned mot noll användas utan risk för att förbandet låsas fast (genom skärning e d). För att innesluta de cirkulära rullama eller kuloma om sådana används är klämläppama 5, 6 i sin yttersta del utrustade med klor 1 1 krökta inåt mot angränsande fläns 1, 2. Även i detta fall med rullorgan med cirkulära tvärsnitt är det möjligt att åstadkomma gradvis ökande klämkraft, vilket sker genom att utforma flänsytan eller ytan på klärnläppen som ligger an mot rullorganet på ett därför avsett sätt. Ett sådant exempel på yta visas i fig. 4, där flänsytan utformats krökt (12, l) med en gradvis minskande klämvinkel.

I figur 3 visas byglarnas 4 utsträckning i periferiell led. Som framgår av figuren 3 kan byglamas innervägg mot rullen 8 i detta exempel ligga utefter en rät linje. Bygeln 4 kommer härvid att an- ligga med sin innervägg längs rullen 8, medan rullen 8 endast har en kontaktpunkt mot fläns- väggen 10. Som altemativ kan naturligtvis kulor användas som rullorgan, varvid flera kontakt- punkter mot flänsväggen 10 uppträder. Adapterflänsen l resp satellitflänsen 2 kan som alternativ utformas att vara rak längs den sträcka där resp fläns ligger an mot en rulle 8, vilket ger en bättre kraftfördelning mellan rulle 8 och fläns l, 2.

Förbandet kan enligt uppfinningen varieras på ett antal olika sätt. Som en variant kan nämnas att det är fullt möjligt att utnyttja rullorgan 8 i form av rullar eller kulor endast på flänsamas ena sida av delningsplanet, dvs mellan enbart den ena klämläppen och den fläns, tex satellitflänsen 2, som gränsar mot nyss nämnda klämläpp.

Enligt ytterligare ett altemativ är det fullt gångbart att använda olika typer av rullar 8 på vardera sidan om förbandets delningsplan, som exempel kan cirkulärcylindriska rullar användas på den ena sidan av delningsplanet, medan cylindrar med ett ovalt tvärsnitt kan utnyttjas på den andra sidan av delningsplanet. Ett sådant arrangemang visas i figur 5.

Claims (9)

..._41 w i tL... 10 15 20 25 30 511 762 PATENTKRAV
1. l. Förband för att i en rymdfarkost hålla samman en första farkostdel och en från den första farkostdelen separerbar andra farkostdel, där förbandet innefattar ett till den första farkostdelen anordnat första flänselement (1), ett till den andra farkostdelen anordnat andra flänselement (2) och fördelade utefter flänselernentens (l, 2) periferi ett antal med två klämläppar (5, 6) utrustade byglar (4) som överför radiella krafter från ett spännorgan (7) anordnat runt byglama (4) till de båda flänselementen (1, 2) för att pressa dessa samman, kännetecknat av att åtminstone mellan en av resp bygels (4) klärnläppar (5, 6) och anslutande första (1) eller andra (2) flänselement är rullorgan (8) anbringade.
2. 2. Förband enligt patentkrav 1, kännetecknat av att rullorganen (8) utgörs av cylinderformade kroppar.
3. 3. Förband enligt patentkrav 2, kännetecknat av att de cylinderforrnade rullorganen (8) har ett tvärsnitt som är ovalt och symmetriskt längs en storaxel (9).
4. 4. Förband enligt patentkrav 1, kännetecknat av att de cylinderforrnade rullorganen (8) har ett tvärsnitt vars begränsningskurva utgörs av en rektangel där två motstående kanter ersatts av bågforrnade kurvor.
5. 5. Förband enligt patentkrav 3 eller 4, kännetecknat av att självlåsning av förbandet åstadkoms genom att rullorganens storaxel (9) tvingas att vippa över en riktning som är vinkelrät mot förbandets delningsplan.
6. 6. Förband enligt patentkrav 2, kännetecknat av att de cylinderfonnade rullorganen (8) har ett cirkulärt tvärsnitt..
7. 7. Förband enligt patentkrav 1, kännetecknat av att rullorganen (8) utgörs av sfäriska kulor eller att rullorganen utgörs av sfäriska kulor vid en fläns (1, 2) och cylinderformade kroppar vid den andra flänsen (1, 2). 10 511 762
8. 8. Förband enligt patentkrav 6 eller 7, kännetecknat av att klämläpparna vid sina spetsar uppvisar klor (1 1) för att innesluta rullorganen (8) mellan fläns (1, 2) och klämläpp (5, 6).
9. 9. Förband enligt patentkrav 6, 7 eller 8, kännetecknat av att starkt tilltagande klämkraft av förbandet åstadkoms genom att flänsytan (1, 2) mot rullorganet (8) och/eller klämläppen (6, 7) uppvisar en krökt yta (12, 13). 10 Förband enligt patentkrav 1, kännetecknat av att den första farkostdelen utgörs av en bärraket och att den andra farkostdelen utgörs av en satellit.