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Dokumentenidentifikation DE602004001364T2 14.06.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001500590
Titel Auslösevorrichtung eines Niederhaltezugstabes für eine entfaltbare Struktur
Anmelder Alcatel Lucent, Paris, FR
Erfinder Legrand, Silvain, 06000 Nice, FR;
Chaix, Rodolphe, 83660 Carnoules, FR
Vertreter Patentanwälte U. Knecht und Kollegen, 70435 Stuttgart
DE-Aktenzeichen 602004001364
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 15.07.2004
EP-Aktenzeichen 042918151
EP-Offenlegungsdatum 26.01.2005
EP date of grant 28.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.06.2007
IPC-Hauptklasse B64G 1/22(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B64G 1/64(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen, die es ermöglichen, Niederhaltezugstäbe auszulösen, die eine entfaltbare Struktur in der geschlossenen Position halten. Sie findet insbesondere auf künstliche Satelliten Anwendung, die häufig Strukturen wie beispielsweise Solarzellenausleger beinhalten, die für den Start gegen den Körper des Satelliten beigeklappt sind und anschließend entfaltet werden, wenn der Satellit an seiner Position ist.

Eine bekannte Art und Weise, die Entfaltung der durch die Zugstäbe gehaltenen Struktur zu ermöglichen, besteht darin, diese mittels einer pyrotechnischen Vorrichtung zu durchtrennen. Die Struktur wird dann durch an sich bekannte Mittel entfaltet, beispielsweise durch Federn.

Die Durchtrennung erfolgt entweder am Kopf des Zugstabs oder an dessen Fuß. Im ersten Fall bleibt der Stab am Körper des Satelliten angehängt. Im zweiten Fall bleibt er am äußersten Teil der entfaltbaren Struktur angehängt.

Die Technik, bei der der Zugstab am Körper des Satelliten angehängt bleibt, ist für die Aufrechterhaltung bester Leistungen der entfaltbaren Struktur am günstigsten. Sie ist für die Entfaltungskinematik sicherer, insbesondere bei Solarzellenauslegern. Sie weist jedoch Beschränkungen auf, denn sie erfordert die Mitnahme einer Vorrichtung zum Auslösen des Niederhaltezugstabes (und seiner Steuerverdrahtung) an den letzten Elementen der zu entfaltenden Struktur, was eine Quelle für mechanische Komplikationen ist.

Eine selbst trennende Vorrichtung, die keine pyrotechnischen Mittel einsetzt, aber eine gewisse mechanische Schwierigkeit aufweist, wird in dem Patent US 4.641.798 beschrieben.

Um diesen Nachteilen abzuhelfen, schlägt die Erfindung eine Auslösevorrichtung eines Niederhaltezugstabes für eine entfaltbare Struktur vor, bei der die Organe, die entfaltet werden sollen, auf Buchsen befestigt sind, die auf einem fest mit dem Körper des Satelliten verbundenen Zugstab übereinander gereiht sind, auf dem sie durch eine Mutter gehalten werden, die am freien Ende des Zugstabes angeschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei Module beinhaltet, die zwischen der Mutter und der ersten Buchse angeordnet ist und auf sämtliche Buchsen eine starke Kraft für den Zusammenhalt des Ganzen ausübt, und dadurch gekennzeichnet, dass diese Module elastische Mittel beinhalten, die dazu dienen, sie vom Zugstab zu entfernen, indem seitliche Kräfte ausgeübt werden, um sämtliche Buchsen von der Wirkung des Zugstabes zu befreien; da die durch die Mutter auf die Module ausgeübte Kraft es ermöglicht, diese Module durch Reibung zusammenzuhalten, die diesen seitlichen Kräften entgegenwirkt, ist der Komplex unter Niederhaltespannung stabil und gestattet die Auslösung auf der oberen Ebene der Niederhaltesäule auf der Seite der zu entfaltenden Struktur durch einfache Verringerung der Niederhaltespannung, was einen selbst trennenden Effekt nach sich zieht.

Die beiden Module können insbesondere die Form von zwei Halbschalen aufweisen.

Gemäß einem anderen Kennzeichen versuchen die elastischen Mittel die Module räumlich vom Niederhaltezugstab zu entfernen, machen dadurch die Vorrichtung in der geschlossenen Position ohne Niederhaltespannung instabil, um die Auslösung der entfaltbaren Struktur zu ermöglichen.

Gemäß einem anderen Kennzeichen werden diese elastischen Mittel aus zwei flachen Federblättern gebildet, die jeweils in den oberen Enden der Module angeordnet werden, so dass sie gemäß ihrer Länge horizontal und gemäß ihrer Breite vertikal und etwa parallel zueinander sind.

Gemäß einem anderen Kennzeichen werden diese elastischen Mittel durch einen Teller mit elastischen Armen gebildet, der am Zugstab befestigt ist und dazu dient, die Module räumlich voneinander zu entfernen.

Gemäß einem anderen Kennzeichen werden diese elastischen Mittel durch axiale Federn gebildet, die zwischen den Modulen und dem Zugstab angeordnet sind.

Gemäß einem anderen Kennzeichen werden diese elastischen Mittel durch tangentiale Federn gebildet, die zwischen den Modulen selbst angebracht sind.

Gemäß einem anderen Kennzeichen beinhalten die Module an ihren unteren Enden zwei Anteile eines flachen Außenkranzes und sind dadurch gekennzeichnet, dass die erste Buchse eine Innengeometrie aufweist, in die die Kranzanteile in der entfalteten Position eingreifen.

Die erste Buchse weist eine Innengeometrie auf, die insbesondere die Form einer runden Hohlkehle haben kann.

Gemäß einem anderen Kennzeichen beinhaltet die Vorrichtung ein Zwischenstück, das zwischen der Mutter und den beiden Modulen eingefügt ist und an dessen Seiten die elastischen Mittel, wie beispielsweise die beiden Federblätter aufliegen können.

Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung treten bei der nachfolgenden Beschreibung deutlich zutage, die als nicht einschränkendes Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erfolgt, wobei:

1 eine Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung mit einem Teil der Solarzellenausleger in einer Lagerkonfiguration ist, in der sie durch den Zugstab gehalten werden;

2 eine Kavalierperspektivenansicht der Vorrichtung aus 1 in der gleichen Konfiguration, jedoch ohne die Solarzellenausleger ist;

3 eine Schnittansicht der gleichen Organe wie in 1 darstellt, jedoch in einer Konfiguration, bei der der Zugstab ausgelöst ist; 4 eine Ansicht der Vorrichtung aus 3 aus der Kavalierperspektive ist, jedoch ohne die Solarzellenausleger; und

die 5 bis 7 weitere Beispiele für besondere Ausführungen der elastischen Mittel zum Freigeben des Zugstabes sind.

In 1 und 2 wird ein Komplex aus Solarzellenauslegern 101 durch einen Zugstab 102 mit Hilfe eines Komplexes aus runden Buchsen 103 in der Lagerposition gehalten.

Die erste 104 dieser Buchsen ist gemäß der Erfindung abgeändert, damit sie Bestandteil der Auslösevorrichtung nach der Erfindung sein kann. Hierfür weist sie an ihrem oberen Teil eine hohle Innengeometrie 105 (in diesem Beispiel in Form einer Rundkehle) auf, deren Zweck es ist, Module (in diesem Beispiel in Form von Schalenanteilen) auf der Buchse 104 zu halten, wenn diese nicht mehr vom Zugstab gehalten werden.

Diese halbrunden Module 106 und 107 umfassen das obere Ende des Zugstabs 102, und wenn sie zusammengefügt werden, bilden sie eine komplette runde Schale.

Diese Schale weist die Form eines umgekehrten Napfs auf, der an seinem unteren Ende durch einen flachen runden Außenkranz 108 verlängert wird, der auf der Ebene der Verbindung der Module in n Teile unterteilt ist, um n Kranzanteile zu bilden.

Der runde Kranz passt so in die Geometrie 105 hinein, dass er mit der ersten Buchse 104 fest verbunden ist, und sich jedoch gleichzeitig seitlich in dieser Geometrie hin und her bewegen kann, wenn die Module sich voneinander entfernen.

Das obere flache Ende der Schale seinerseits weist die Form eines flachen und relativ dicken runden Innenkranzes 109 auf, der auf der Ebene der Verbindung der Schalenanteile in n Teile unterteilt ist. Dieser Kranz 109 umfasst mit seinen Innenrändern das obere Ende des Zugstabs 102 ein, wenn die Schale wieder geschlossen wird.

Ein Standard-Zwischenstück 110 wird auf das obere Ende des Zugstabs 102 gereiht und liegt auf dem Innenkranz 109 auf.

Eine Sicherungsmutter 111 wird am oberen mit Gewinde versehenen Ende des Zugstabs 102 angeschraubt.

Beim Zusammenbau des Komplexes in der Lagerposition werden die Module 106 und 107 durch ein geeignetes Hilfsmittel, beispielsweise in der Art einer angepassten Klemme in der zusammengefügten Position gehalten, um die vollständige Schale zu bilden.

Das Festziehen der Mutter 111 drückt das Zwischenstück 110 auf die obere Seite der Schale 106, 107. Diese wiederum bewirkt, dass die erste Buchse 104 auf der folgenden aufliegt, diese dann wiederum auf der nachfolgenden usw.

Wenn die Mutter 111 mit einem ausreichenden Anzugsdrehmoment angezogen ist, wird der Komplex fest gehalten, damit er verbunden bleibt, bis der Entfaltungsbefehl gesendet wird.

Gemäß der Erfindung können Federn 112 und 113 in Schlitzen eingesetzt werden, die in den oberen Enden der Module 106 und 107 angelegt wurden.

Diese Schlitze werden in solchen Positionen angebracht, dass wenn die Halb-Schalen 106 und 107 einander angenähert werden, die Federn 112 und 113 auf den seitlichen Seiten des Zwischenstücks 110 aufliegen, wobei sie sich so verformen, dass sie die durch die Pfeile 114 und 115 dargestellten seitlichen Kräfte ausüben. Diese Kräfte dienen dazu, die Module 106 und 107 dadurch voneinander zu entfernen, dass der runde Kranz 108 in die Kehle 105 bis auf deren Grund eingeschoben wird.

Die Schlitze sind auch so angeordnet, dass in der Abstandsposition die Feder mehr im Inneren der Module ist als die Ränder der Module selbst.

Gemäß der Erfindung ist die von der Mutter 111 herrührende Klemmung ausreichend, um eine Spannung im Zugstab 102 auszuüben, die durch den Pfeil 116 dargestellt wird und es ermöglicht, durch die Reibungskraft des Zwischenstücks 110 am oberen Ende der Module eine räumliche Entfernung dieser Module unter allen Umständen zu vermeiden, beispielsweise bei Schwingungen, die vor dem Entfaltungsbefehl auftreten.

Wenn der Satellit in Stellung ist und die Solarzellenausleger 101 entfaltet werden sollen, wird ein Entfaltungsbefehl gesendet und bewirkt durch eine in der Technik bekannte Niederhaltevorrichtung (beispielsweise eine AMF-Stellvorrichtung oder eine Mutter des Typs „erschütterungsarme entfaltbare Mutter") die vertikale Verschiebung des Zugstabs und löst dadurch die Senkung der Niederhaltespannung aus.

Wenn die Spannung in ausreichendem Maße abgenommen hat, fällt der Druck, der auf das Zwischenstück 110 ausgeübt wird, und somit der Druck von diesem auf die Module 106 und 107 unter den Wert, der diese zusammenhält.

Die Kraft der Federn 112 und 113 auf die seitlichen Seiten des Zwischenstücks 110 ermöglicht es dann den Modulen 106 und 107, sich räumlich voneinander zu entfernen, wobei die Anteile des Kranzes 108 in das Innere der Kehle 105 hineingeschoben werden, wie weiter oben erklärt.

Unter diesen Bedingungen wird der Platz 117, der zwischen diesen Modulen frei wird, breiter als das Zwischenstück 110, wie man in 3 und 4 sehen kann.

Die Organe zum Entfalten der Solarzellenausleger können dann in Betrieb gehen und zunächst den oberen Ausleger freigeben, wobei die erste Buchse 104, die mit ihren auf den Grund der Kehle 105 zurückgefahrenen Halb-Schalen versehen ist, frei um das Zwischenstück 110, dann um die Mutter 111 herum verläuft.

Die folgenden Solarzellenausleger werden dann nacheinander entfaltet, wobei die Buchsen 103 noch freier um das Zwischenstück und die Mutter herum verlaufen, da der Innenraum 118 dieser Buchsen noch größer ist als derjenige, der im Inneren der ersten Buchse 104 durch die räumliche Entfernung der Module freigemacht wurde.

Gemäß einer anderen Ausführungsart, die in 5 dargestellt wird, werden diese elastischen Mittel durch einen Teller 512 mit elastischen Armen gebildet, der an seinem unteren Ende am Zugstab befestigt ist und dessen obere Enden dazu dienen, die Module räumlich voneinander zu entfernen.

Gemäß einer anderen Ausführungsart, die in 6 dargestellt wird, sind von den Modulen 606 mehr als 2 vorhanden, hier 3, und die elastischen Mittel werden durch axiale Schraubenfedern 612 gebildet, die zwischen den Modulen 606 und dem Zugstab, auf dem sie aufliegen, angeordnet sind.

Gemäß einer anderen Ausführungsart, die in 7 dargestellt ist, sind von den Modulen 706 mehr als 2 vorhanden, hier 3, und die elastischen Mittel werden durch Schraubenfedern 712 gebildet, die tangential zwischen den Modulen selbst angeordnet sind, so dass die Abstandskraft direkt von einem Modul auf das unmittelbar daneben angebrachte Modul ausgeübt wird.


Anspruch[de]
Auslösevorrichtung eines Niederhaltezugstabes für eine entfaltbare Struktur, bei der die Organe (101) die entfaltet werden sollen, auf Buchsen (103) befestigt sind, die auf einem fest mit dem Körper des Satelliten verbundenen Zugstab (102) übereinander gereiht sind, auf dem sie durch eine Mutter (111) gehalten werden, die am freien Ende des Zugstabes (102) angeschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei Module (106, 107) beinhaltet, die zwischen der Mutter (111) und der ersten Buchse (104) angeordnet ist und auf sämtliche Buchsen eine starke Kraft (116) für den Zusammenhalt des Ganzen ausübt, und dadurch gekennzeichnet, dass diese Module (106, 107) elastische Mittel (112, 113) beinhalten, die dazu dienen, sie vom Zugstab zu entfernen, indem seitliche Kräfte (114, 115) ausgeübt werden, um sämtliche Buchsen (104, 103) von der Wirkung des Zugstabes (102) zu befreien; da die durch die Mutter (111) auf die Module (106, 107) ausgeübte Kraft es ermöglicht, diese Module durch Reibung zusammenzuhalten, die diesen seitlichen Kräften (114, 115) entgegenwirkt, ist der Komplex unter Niederhaltespannung stabil und gestattet die Auslösung auf der oberen Ebene der Niederhaltesäule auf der Seite der zu entfaltenden Struktur durch einfache Verringerung der Niederhaltespannung, was einen selbst trennenden Effekt nach sich zieht. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der diese elastischen Mittel versuchen, diese Module räumlich von diesem Niederhaltezugstab zu entfernen, dadurch die Vorrichtung in der geschlossenen Position ohne Niederhaltespannung instabil machen, um die Auslösung der entfaltbaren Struktur zu ermöglichen. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der diese elastischen Mittel aus zwei flachen Federblättern (112, 113) gebildet werden, die jeweils in den oberen Enden dieser Module angeordnet werden, so dass sie gemäß ihrer Länge horizontal und gemäß ihrer Breite vertikal und etwa parallel zueinander sind. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der diese elastischen Mittel durch einen Teller (512) mit elastischen Armen gebildet werden, der an diesem Zugstab befestigt ist und dazu dient, diese Module räumlich voneinander zu entfernen. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der diese elastischen Mittel durch axiale Federn (612) gebildet werden, die zwischen diesen Modulen (606) und diesem Zugstab angeordnet sind. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der diese elastischen Mittel durch tangentiale Federn (712) gebildet werden, die zwischen diesen Modulen (706) selbst angebracht sind. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, bei der diese Module an ihren unteren Enden zwei Anteile eines flachen Außenkranzes (108) beinhalten, und bei der diese erste Buchse (104) eine Innengeometrie (105) aufweist, in die die Kranzanteile (108) in der entfalteten Position eingreifen. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, bei der diese erste Buchse eine Innengeometrie in Form einer runden Hohlkehle aufweist. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, die ein Zwischenstück (110) beinhaltet, das zwischen dieser Mutter und diesen Modulen eingefügt ist, und an dessen Seiten diese elastischen Mittel (112, 113) aufliegen können. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der diese Module als zwei Halb-Schalen geformt sind.






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