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Dokumentenidentifikation DE60211508T2 30.11.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001386838
Titel Entfaltbarer Antennenreflektor
Anmelder EADS Astrium GmbH, 81667 München, DE
Erfinder Schmid, Manfred, 88090 Immenstaad, DE;
Scheulen, Dietmar, 88682 Salem, DE;
Barho, Reiner, 88682 Salem, DE;
Weimer, Peter, 88677 Markdorf, DE
DE-Aktenzeichen 60211508
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 31.07.2002
EP-Aktenzeichen 020171633
EP-Offenlegungsdatum 04.02.2004
EP date of grant 17.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.11.2006
IPC-Hauptklasse B64G 1/22(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B64G 1/66(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   H01Q 15/16(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen entfaltbaren Antennenreflektor.

Zukünftige Kommunikationssatelliten erfordern mittelgroße, leichte entfaltbare Antennenreflektoren, die während des Starts auf einem Satelliten in einer minimierten verfügbaren Hüllkontur verstaut werden können und während der Mission entfaltet werden.

Ein solcher Reflektor ist aus dem US-Patent 4,899,167, das den nächsten Stand der Technik repräsentiert, bekannt.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines entfaltbaren Antennenreflektors mit in seiner verstauten Konfiguration minimaler Hüllkontur.

Dieses Ziel wird durch den entfaltbaren Antennenreflektor nach Anspruch 1 erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind der Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.

Der erfindungsgemäße Reflektor ist ein sogenannter Dünnblattreflektor, der entfaltbare blattartige Tafeln umfaßt, die vorzugsweise aus CFRP (kohlenstoffaserverstärkter Kunststoff) hergestellt sind und um eine feste mittlere Reflektorschüssel herum angeordnet sind. Die Drehachsen der entfaltbaren Tafeln sind in bezug auf den Mittelpunkt der Zentralschüssel geneigt, um die Lagerhüllkontur zu optimieren. Die Tafelbewegung ist nicht radial in bezug auf den Mittelpunkt der Reflektorschüssel gerichtet, sondern zeigt eine gewisse Abweichung.

Der erfindungsgemäße Reflektor ermöglicht eine Ablenkung der entfaltbaren Tafeln während der Lagerung auf ihren oberen Rändern, um die nominale wohldefinierte parabolische Reflektorkontur nach der Entfaltung durch Lockerung der Tafelablenkung zu erzielen.

Somit wird eine geometrische Minimierung der Hüllkontur des verstauten Reflektors nicht nur durch Optimierung der Tafelentfaltkinematik, sondern auch durch Ablenken der Tafeln in der verstauten Konfiguration erzielt.

Der Durchmesser des Reflektors in der entfalteten Konfiguration liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 3 oder 6 m. Das bevorzugte Frequenzband ist das X-Band oder höher.

Es wird nun eine Ausführungsform der Erfindung lediglich als Beispiel mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 eine 3D-Ansicht des Reflektors in der verstauten Konfiguration;

2 eine 3D-Seitenansicht des teilweise entfalteten Reflektors;

3 eine 3D-Ansicht des voll entfalteten Reflektors;

4 eine 3D-Draufsicht des voll entfalteten Reflektors;

5 eine 3D-Ansicht einer Entfaltdämpfeinrichtung des Reflektors (nur auf einer Tafel);

6 eine 3D-Ansicht einer Startverriegelungseinrichtung des Reflektors;

7 eine 3D-Ansicht eines Details der Startverriegelungseinrichtung (Kompressionsseil und ungespanntes Freigabedämpfseil);

8 eine 3D-Ansicht eines Tafelgelenks und des Tafelentfaltantriebs (Feder);

9 eine Draufsicht des Reflektors mit der Klarheit halber weggelassenen blattartigen Tafeln.

1 zeigt den Reflektor gemäß der Erfindung in seiner verstauten Konfiguration, d. h. während des Starts. Die individuellen blattartigen Tafeln P aus CFRP sind schwenkbar mit einem Zentralträgerring R verbunden, der die strukturelle Schnittstelle zu dem Satelliten und auch zu der Dreibein-/Speise-TP-Baugruppe des Reflektors bereitstellt. Zusätzlich ist die Zentralschüssel CD (4) des Reflektors, die auch als ein dünnwandiges CFRP-Membranelement ausgelegt ist, fest mit dem Zentralträgerering R verbunden. Vorzugsweise wird jede dünne blattartige Tafel P von einer hohlen CFRP-Rippe RB gehalten, die eine Tafel P über mechanische Muffen mit der Zentralschüssel DC verbindet. Wie aus 1 zu sehen ist, sind die oberen inneren Ränder der dünnen blattartigen Tafeln P in der verstauten Konfiguration gebogen. Bei der Entfaltung findet eine Lockerung der Tafeln P statt (2 bis 4).

4 zeigt den Reflektor in seiner voll entfalteten Konfiguration. Die Zentralschüssel und die um die Zentralschüssel herum angeordneten entfalteten blattartigen Tafeln bilden zusammen die Gesamtreflektoroberfläche.

Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß die Entfaltungsachse jeder blattartigen Tafel P in bezug auf die Mitte des Reflektors geneigt ist, um geometrisch für minimale verstaute Hüllkontur zu optimieren. Anders ausgedrückt, ist die Längsachse (eine lange Seite der Rippen RB) jeder einzelnen blattartigen Tafel P nicht radial in bezug auf den Mittelpunkt der Zentralschüssel CD orientiert, sondern in einer geneigten Orientierung, um während der Lagerung geometrische Minimalisierung zu erzielen. Wie am besten in 4 zu sehen ist, liegt die Längsachse jeder Tafel tangential zu einem Kreis mit dem Mittelpunkt der Zentralschüssel CD als seiner Mitte.

Der Aspekt der geneigten Drehachse in bezug auf den Mittelpunkt der Zentralschüssel wird mittels 9 weiter erläutert. Sie zeigt einen Reflektor gemäß der Erfindung (Draufsicht, die blattartigen Tafeln wurden der Klarheit halber weggelassen). Die Gelenke H der blattartigen Tafeln P sind auf einem Kreis um den Mittelpunkt M der Zentralschüssel CD herum angeordnet. Die Drehachse RA jedes Gelenks H ist so orientiert, daß sie keine Tangente zu dem Kreis bildet.

Vorzugsweise werden die einzelnen Tafeln nach der Entfaltung nicht gekoppelt, um eine letztendliche parabolische Kontur zu erzielen, die gegenüber etwaigen Kreuzkopplungseffekten zwischen den Tafeln nicht empfindlich ist. Jede einzelne Tafel liefert eine wohldefinierte parabolische Kontur, und die obere Felge jeder Tafel kann völlig unabhängig von den anderen Tafeln in bezug auf Höhe feinabgestimmt werden.

Oben (in der verstauten Konfiguration gesehen) auf jeder Tafel P und vorzugsweise durch eine Rippe RB gehalten ist ein Metallstartverriegelungshalteelement LLB montiert, um in der verstauten Konfiguration (6) einen geschlossenen formschlüssigen strukturellen Ring zu bilden. Dieser strukturelle Ring wird durch ein Umfangsseil CRO (7) gespannt, um die durch die Halteelemente LLB gebildeten Ringsegmente während des Starts in bezug aufeinander zusammenzudrücken, um einen steifen strukturellen Ring zu bilden, der Momente und auch seitliche Kräfte transferiert. Alle Startbelastungen werden durch die Tafelrippen RB zu der Strukturschnittstelle auf den Zentralträterring R geleitet.

Um den Reflektor freizugeben, wird das Kompressionsseil CRO durchschnitten (7), und die Entfaltung wird mittels Drehmomentfedern TSP eingeleitet, die an jedem Gelenk H einer blattartigen Tafel P vorhanden sind und an deren Drehachse wirken (8). Nunmehr mit Bezug auf 5 wird während der Entfaltung die Bewegung mittels einer Dämpfungseinrichtung DD, die vorzugsweise oben auf einer Tafel P montiert ist, gedämpft. Die in 5 gezeigte Dämpfungseinrichtung DD wird in ein Startverriegelungshalteelement LLB' eingepaßt, dessen Form entsprechend angepaßt wurde. Ein entlang allen Startverriegelungshalteelementen LLB geführtes dünnes Seil DR (5, 7) wird von einer kleinen Kabeltrommel CDR abgezogen, die an der Dämpfungseinrichtung DD angebracht ist, so daß die gesamte Freigabebewegung aller Tafeln P gleichzeitig gedämpft wird. Bei der Dämpfungseinrichtung kann es sich um eine Wirbelstromdämpfungseinrichtung handeln, es kann aber jede beliebige andere Art von Dämpfungseinrichtung benutzt werden. Synchronisation der sich entfaltenden Tafeln P wird naturgemäß durch das Reflektorentwurfskonzept (2) erzielt. Nur in der letztendlichen entfalteten Endposition befinden sich alle Tafeln nebeneinander (mit einer gewissen Überlappung zwischen benachbarten Tafeln, siehe 4), und nicht mehr hintereinander.

Nach vollständiger Entfaltung um die federgespannte Tafeldrehachse in der Nähe des unteren Rands jeder einzelnen Tafel wird die entfaltete Endposition mittels eines an dem Zentralträgerring angebrachten magnetischen Endanschlagelements gehalten. Diese Grenzfläche verbindet sich mit dem äußersten Ende der Tafelrippe, die eine entsprechende Metall-Endanschlagsvorrichtung trägt. Die Drehmomentfeder TSP, die immer noch an der Entfaltungs-RA-Achse wirkt, unterdrückt einen Restpeitscheneffekt in dem Entfaltungsgelenk H.

Der strukturelle Ring R ist als ein hohler CFRP-Ring ausgelegt, wodurch die Endanschläge für die Entfaltungstafeln (3) sowie das Lager für die Entfaltungsachse RA jeder einzelnen Tafel P bereitgestellt werden.


Anspruch[de]
Entfaltbarer Antennenreflektor, umfassend:

eine Zentralschüssel (CD),

mehrere entfaltbare blattartige Tafeln (P), die um die Zentralschüssel (CD) herum angeordnet sind,

einen Zentralträgerkörper (R), auf dem die Zentralschüssel (CD) fest angebracht ist und woran die entfaltbaren blattartigen Tafeln (P) schwenkbar aufgehängt sind.

wobei die Drehachsen (RA) der entfaltbaren blattartigen Tafeln (P) mit Bezug auf die radiale Richtung von dem Mittelpunkt (M) der Zentralschüssel (CD) geneigt sind;

dadurch gekennzeichnet, daß

in der verstauten Konfiguration des Reflektors die entfaltbaren blattartigen Tafeln (P) mindestens teilweise ausgelenkt sind, um die Hüllkontur des Reflektors zu minimieren, und

sich die Tafeln (P) bei der Entfaltung lockern.
Entfaltbarer Antennenreflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen inneren Ränder der entfaltbaren blattartigen Tafeln (P) in der verstauten Konfiguration gebogen sind. Entfaltbarer Antennenreflektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede blattartige Tafel (P) von einer Rippe (RB) getragen wird, die die blattartige Tafel (P) über mechanische Muffen mit dem Zentralträgerkörper (R) verbindet. Entfaltbarer Antennenreflektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede blattartige Tafel (P) eine Drehmomentfeder (TSP) enthält, die auf die Drehachse (RA) wirkt, wodurch die blattartigen Tafeln (P) aus der verstauten Konfiguration in die entfaltete Konfiguration überführt werden. Entfaltbarer Antennenreflektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einem äußeren Ende jeder blattartigen Tafel (P) Halteelemente (LLB) angebracht sind, wodurch in der verstauten Konfiguration des Reflektors ein geschlossener formschlüssiger struktureller Ring gebildet wird. Entfaltbarer Antennenreflektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der verstauten Konfiguration des Reflektors der strukturelle Ring durch ein umlaufendes Seil (CRO) angespannt wird, um ein gegenseitiges Komprimieren der einzelnen Halteelemente (LLB) zu ermöglichen. Entfaltbarer Antennenreflektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einer der blattartigen Tafeln (P) eine Dämpfungseinrichtung (DD) angebracht ist, um die Bewegung der blattartigen Tafeln (P) während der Entfaltung gleichzeitig zu dämpfen. Entfaltbarer Antennenreflektor nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (DD) mit einer Kabeltrommel (CDR) zusammenwirkt, worauf ein Dämpfungsseil (DR) gewunden wird, wobei das Dämpfungsseil in der verstauten Konfiguration um den formschlüssigen Ring herum geführt wird. Entfaltbarer Antennenreflektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralträgerkörper (R) ein hohler Ring aus CFRP ist. Entfaltbarer Antennenreflektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die entfaltbaren blattartigen Tafeln (P) aus CFRP bestehen.






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