DE19818240A1 - Reflektor und Reflektorelement für Antennen zum Einsatz im Weltraum, sowie Verfahren zum Entfalten eines Reflektors - Google Patents
Reflektor und Reflektorelement für Antennen zum Einsatz im Weltraum, sowie Verfahren zum Entfalten eines ReflektorsInfo
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Abstract
Ein Antennenreflektor für Satelliten oder Raumfahrzeuge hat eine Vielzahl von 6eckigen Teilreflektoren (1), die jeweils faltbar sind und radial um ein festes Zentralelement (2) angeordnet sind. Die Teilreflektoren (1) sind über eine ausklappbare Tragestruktur (3) mit dem Zentralelement (2) verbunden. Im Transportzustand sind die Teilreflektoren (1) regenschirmartig gefaltet und am Einsatzort werden sie in eine Betriebsposition gebracht und entfaltet, so daß sie gemeinsam eine Reflektoroberfläche bilden. Der Teil- oder Einzelreflektor (1) hat eine gefaltete Oberflächenstruktur, eine Vielzahl von Rippen (11) und eine starre Zentralstruktur (12), die mit den Rippen (11) über vorgespannte Blattfedergelenke verbunden ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reflektor und ein Reflektorelement für
Antennen zum Einsatz im Weltraum.
Antennenreflektoren für Satelliten oder Raumfahrzeuge müssen eine Vielzahl
von Anforderungen erfüllen. Beispielsweise müssen sie besonders leicht sein und
eine hohe Genauigkeit haben. Für den Transport in den Weltraum ist es wichtig,
daß sie auf sehr kleinem Raum gestaut werden können.
Zu diesem Zweck wurden Reflektoren entwickelt, die beim Transport in den
Orbit zusammengefaltet sind und sich im Weltraum entfalten. Herkömmliche
Mechanismen sind jedoch oft anfällig gegen ein Verklemmen, was oftmals dazu
führt, daß der Reflektor nach dem Transport in den Weltraum nicht eingesetzt
werden kann. Darüber hinaus haben bekannte Reflektoren nur eine einge
schränkte Größe, die z. B. auch durch die Anforderungen an die Genauigkeit be
grenzt ist. Weiterhin besteht das Problem, daß die Reflektoren aufgrund ther
mischer Einwirkung und durch Strahlung hohen Belastungen ausgesetzt sind, was
bei den bekannten Reflektoren oftmals zu einem Verzug und einer dadurch ent
stehenden Ungenauigkeit der Reflektoroberfläche führt. Hinzu kommt, daß je
nach Einsatzart spezifische Anforderungen an den Reflektor gestellt werden und
daher die Entwicklung und die Fertigung der einzelnen Reflektoren mit hohem
Aufwand und hohen Kosten verbunden ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Reflektor für den
Einsatz im Weltraum zu schaffen, der leicht in den Weltraum transportierbar ist,
sicher und einfach entfaltet werden kann, eine große Oberfläche bei hoher Form
stabilität aufweist und vielseitig einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Reflektor gemäß den Patentansprüchen l
und 19, das Reflektorelement gemäß Patentanspruch 10 und das Verfahren zum
Entfalten eines Reflektors gemäß Patentanspruch 20. Weitere vorteilhafte Merk
male, Aspekte und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen An
sprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Reflektor für Antennen zum Einsatz
im Weltraum geschaffen, der umfaßt:
- - eine Vielzahl von Teilreflektoren, die jeweils faltbar und/oder entfaltbar sind;
- - ein festes Zentralelement; und
- - eine ausklappbare Tragestruktur, die das Zentralelement mit den Teilreflekto
ren verbindet, und mit der die Teilreflektoren aus einer gepackten Position in
eine Betriebsposition bringbar sind,
wobei die Teilreflektoren im entfalteten Zustand in der Betriebsposition so aneinandergrenzen, daß sie gemeinsam eine bevorzugt zusammenhängende Reflektoroberfläche bilden.
Hierdurch wird erreicht, daß der Reflektor auf kleinstem Raum staubar ist und
nach dem Entfalten eine große Reflektoroberfläche hat, die stabil ist und ein hohe
Konturgenauigkeit aufweist. Der vorliegende Reflektor ist im Betriebszustand
entspannt, d. h. in seiner ursprünglichen Form, während herkömmliche entfalt
bare Reflektoren in ihrer Betriebsposition gespannt werden.
Vorzugsweise ist das Zentralelement ein Zentralreflektor, der in der Betriebs
position einen Teil der Reflektoroberfläche bildet. Die Teilreflektoren sind be
vorzugt 6-eckig und in der Betriebsposition radial um das Zentralelement ange
ordnet. Hierdurch wird in der Betriebsposition eine besonders große wirksame
Reflektoroberfläche erreicht.
Bevorzugt hat die Tragestruktur steife Tragarme, an denen biegeelastische Ele
mente, insbesondere Feder- oder Blattfederelemente, als Gelenke angeordnet
sind. Hierdurch wird eine Spielfreiheit der mechanischen Elemente erreicht, die
die Stabilität und die Oberflächengenauigkeit des Reflektors erhöht. Der Reflek
tor hat vorzugsweise einen Rückhalte- bzw. Niederhaltemechanismus und/oder
eine Spannvorrichtung zur Fixierung der Teilreflektoren in der gepackten Po
sition auf einer bzw. auf beiden Seiten des Zentralelements. Hierdurch wird Platz
gespart und es kann eine selbsttätige Entfaltung des Reflektors ohne Aktuatoren,
z. B. aufgrund einer Vorspannung erfolgen.
Vorzugsweise ist die Anzahl der Teilreflektoren variabel, wobei insbesondere
weitere Teilreflektoren anbringbar sind, um ein modulares System zu bilden.
Hierdurch ist die Reflektorgröße erweiterbar und der Reflektor kann auf einfache
Weise an spezifische Anforderungen angepaßt werden. Zusätzlich werden Kosten
gespart, da die Einzelelemente bevorzugt identisch bzw. baugleich sind und der
Gesamtreflektor nach dem Baukastenprinzip aufgebaut ist.
Vorzugsweise sind die Teilreflektoren regenschirmartig gefaltet und haben im
gefalteten Zustand einen annähernd zylindrischen oder kegelstumpfartigen äuße
ren Umfang. Dabei können die Teilreflektoren im gefalteten Zustand Längsach
sen aufweisen, die in der gepackten Position im wesentlichen parallel zueinander
und/oder parallel zu einer Oberfläche des Zentralelements ausgerichtet sind. Da
durch wird ein Transport in den Orbit auf kleinstem Raum ermöglicht.
Der Reflektor kann so auf einem Tragarm gelagert sein, daß er im gefalteten Zu
stand auf dem Tragarm verschiebbar ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Reflektor bzw. Reflekto
relement für Antennen zum Einsatz im Weltraum geschaffen, das eine thermo
stabile faltbare oder gefaltete Oberflächenstruktur hat, die als Reflektoroberfläche
dient, wobei das Reflektorelement eine Vielzahl von Rippen zum Abstützen der
Oberflächenstruktur und eine starre Zentralstruktur aufweist, die mit den Rippen
jeweils über ein Gelenk verbunden ist, so daß die Oberflächenstruktur durch
Schwenken der Rippen entfaltbar ist.
Somit ist das Reflektorelement auf kleinstem Raum staubar und kann leicht und
störungsfrei entfaltet werden. Die Rippen können im gefalteten Zustand im
wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sein und sie erstrecken sich im ent
falteten Zustand bevorzugt von der Zentralstruktur im wesentlichen radial nach
außen.
Die Oberflächenstruktur kann eine Netzstruktur sein, die vorzugsweise aus CFK
gefertigt ist. Dadurch ergibt sich eine hohe Stabilität gegenüber thermischen Be
lastungen und der Strahlungsdruck wird verringert. Die Oberflächenstruktur kann
mit einer RF-wirksamen Schicht versehen sein, beispielsweise einer metallisier
ten Kaptonfolie. Die Oberflächenstruktur ist bevorzugt in einzelne, sphärisch
oder parabolisch vorgeformte Segmente unterteilt, die jeweils von zwei Rippen
oder Streben gehalten werden können und z. B. radial um das Zentralteil ange
ordnet sind. Vorzugsweise sind die Rippen mit der Oberflächenstruktur über ein
Foliengelenk verbunden. Die Rippen können mit der Oberflächenstruktur jeweils
über eine Zwischenrippe und ein geschlitztes Profil verbunden sein. Dadurch er
folgt eine gute und leichte Anpassung an die Krümmung des Reflektors.
Die Gelenke sind vorzugsweise biegeelastische Elemente, z. B. Feder- oder Blatt
federelemente, die bevorzugt formstabil ausgebildet sind und insbesondere eine
definierte Knickrichtung haben. Das Reflektorelement kann zusätzlich eine lös
bare Spannvorrichtung zum Halten des Reflektorelements in seinem gefalteten
Zustand haben. Dadurch ist ein Entfalten ohne Aktuator, z. B. aufgrund einer
Vorspannung möglich.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Reflektor geschaffen,
der ein oder mehrere erfindungsgemäße Reflektorelemente als Teilreflektoren
umfaßt.
Das erfindungsgemäße Entfaltverfahren für Reflektoren umfaßt die Schritte
- - Schwenken einer Vielzahl von gefalteten Einzelreflektoren, die mit einem Zentralelement verbunden sind, aus einer Transportposition in eine Betriebs position,
- - Entfalten der Einzelreflektoren in der Betriebsposition, wobei die Einzelreflek toren im entfalteten Zustand in der Betriebsposition so aneinandergrenzen, daß sie gemeinsam eine Reflektoroberfläche bilden.
Dabei können die Einzelreflektoren paarweise in die Betriebsposition gebracht
werden und sie können paarweise entfaltet werden. Bevorzugt wird der Reflektor
durch Vorspannungskräfte, z. B. durch Lösen eines Rückhaltemechanismus, ge
löst.
Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand der Figuren beschrieben, in
denen
Fig. 1 bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reflektors
im entfalteten Zustand zeigt, der eine Vielzahl von Einzelreflekto
ren aufweist;
Fig. 2 den erfindungsgemäßen Reflektor im gepackten Zustand schema
tisch zeigt;
Fig. 3a bis f verschiedene Phasen eines Entfaltsvorgangs des Reflektors
zeigen;
Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Reflektorelement im gefalteten Zustand
zeigt;
Fig. 5 eine Teilansicht der Rückseite des gefalteten Reflektorelements
zeigt;
Fig. 6 eine Teilansicht der Rückseite des entfalteten Reflektorelements
zeigt;
Fig. 7a und 7b verschiedene Phasen der Entfaltung des Reflektorelements
zeigen;
Fig. 1 zeigt einen Reflektor, der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfin
dung ist. Der Gesamtreflektor ist aus einer Anzahl von regenschirmartig entfalt
baren Einzel- bzw. Teilreflektoren 1 aufgebaut, die radial um einen starren Zen
tralreflektor 2 angeordnet sind, der ein Zentralelement bildet. Durch eine Trage
struktur 3, die klappbar ist, werden die Einzelreflektoren 1 und der Zentralreflek
tor 2 so gehalten, daß sie gemeinsam eine zusammenhängende Reflektoroberflä
che bilden. In dem in Fig. 1 gezeigten aufgeklappten bzw. entfalteten Zustand
ist der Reflektor in seiner Betriebsposition.
Der Zentralreflektor 2 und die Teilreflektoren 3 sind durch Tragarme 3a, die
Teile der Tragestruktur 3 sind, miteinander verbunden. Die Tragarme 3a der Teil
reflektoren 1 sind gewickelte Kohlefaserrohre, deren Laminataufbau thermostabil
und biegesteif ausgelegt ist. An den Tragarmen 3a sind Gelenke 4 angebracht, die
ein Verschwenken der Tragarme 3a in Bezug auf das Zentralelement 2 sowie in
Bezug auf die Teilreflektoren 1 ermöglichen, um den Reflektor aus seinem zu
sammengefalteten Zustand in die hier dargestellte Betriebsposition zu bringen.
Ein weiterer Tragarm 5 verbindet den Reflektor mit einem Satelliten oder Satelli
tenbus 6. Der Verbindungsarm 5 ist mittels einem Gelenk 7 schwenkbar mit dem
Satellitenbus 6 verbunden und der Länge nach ausfahrbar. Auf der Rückseite der
Einzelreflektoren 1 befinden sich jeweils Rippen 11, die sich von einem Zentral
stück 12 radial nach außen erstrecken und die Reflektoroberfläche von der Rück
seite her abstützen. Die Teilreflektoren 1 und der Zentralreflektor 2 sind 6-eckig
ausgebildet, und jeder Teilreflektor 1 ist in 24 Einzelsektoren 10a aufgespalten,
die um das jeweilige Zentralteil 12 herum radial angeordnet sind.
Der erfindungsgemäße Reflektor, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, ist modular aus den
sechseckigen Teilreflektoren 1 aufgebaut und hat in der bevorzugten Ausfüh
rungsform einen Durchmesser von ca. 3 Metern. Durch den modularen Aufbau
können jedoch auf einfache Weise auch größere Reflektoren geschaffen werden.
Die Teilreflektoren 1 sind als faltbare, formstabile CFK-Strukturen aufgebaut,
mit einer durchbrochenen CFK-Oberfläche, wie z. B. Triax Gewebe o. ä., das
sich auf den Rippen 11 der Teilreflektoren 1 abstützt und mit den Rippen 11
regenschirmartig gefaltet bzw. entfaltet wird. Beim Entfalten bleibt der kleine
Zentralteil 12 des Teilreflektors 1 in seiner Lage unverändert. Die Reflektorober
fläche ist mit hoher Präzision geformt, wobei in einer besonderen Ausführungs
form eine metallisierte Kaptonfolie als RF wirksame Schicht vorgesehen ist. Die
Ausgestaltung der Reflektoroberfläche als Netzstruktur bewirkt eine Verringe
rung des Strahlungsgrades. Die Tragarme 3a sind faltbare, strukturstabile Stäbe,
die die Teilreflektoren 1 in ihrer Endposition halten.
In Fig. 2 ist der erfindungsgemäße Reflektor im gefalteten Zustand dargestellt,
in dem er für den Transport in den Orbit gepackt ist. Auf der Rückseite des
Zentralreflektors 2 sind in dieser Ausführungsform zwei Paare von Teil- bzw.
Einzelreflektoren 1a, 1b angeordnet, die zusammengefaltet sind und paarweise
durch einen jeweils zentral angeordneten Niederhaltemechanismus 8 positioniert
und fixiert werden. Der Niederhaltemechanismus 8 umschließt jeweils zwei
Einzelreflektoren und spannt sie gegen die Rückseite des Zentralreflektors 2 vor.
In dieser Position sind die Längsachsen der gefalteten Einzelreflektoren 1a, 1b,
1c parallel zur Rückseite des Zentralreflektors 2 ausgerichtet.
Jeder Einzelreflektor 1 wird durch eine Spannungsvorrichtung 9, die aus zwei
Spannbandsystemen besteht, in seiner schirmartig gefalteten Form gehalten. Auf
der Vorderseite des Zentralreflektors 2 sind in dieser Ausführungsform zwei
gefaltete Einzelreflektoren 1c angeordnet. Die Gelenke 4 ermöglichen es, daß die
Einzelreflektoren 1a, 1b, 1c aus der in Fig. 2 gezeigten gepackten Position in die
in Fig. 1 dargestellte Betriebsposition gebracht werden können.
Die Gelenke 4 sind als elastische, formstabile Blattfederelemente ausgebildet. Sie
sind spielfrei, da sie aufgrund ihrer materialelastischen Eigenschaften ein
Verschwenken um ihre jeweilige Schwenkachse ermöglichen. Die Gelenke 4 sind
im Querschnitt konkav ausgebildet und aus CFK gefertigt. In der in Fig. 2 ge
zeigten Position sind die Gelenke 4 vorgespannt, wodurch die Einzelreflektoren 1
durch Lösen des Niederhaltemechanismus 8 selbsttätig in die Betriebsposition
gebracht werden.
Die Fig. 3a bis 3f zeigen den Entfaltvorgang des Reflektors in verschiedenen
Phasen.
Fig. 3a: Nach dem Ausfahren des Verbindungsarms 5, der den Zentralreflektor 2
an den Satellitenbus 6 koppelt, wird der in der Figur nicht gezeigte Niederhalte
mechanismus 8 des ersten Paares von Einzelreflektoren 1a gelöst und die Einzel
reflektoren 1a werden in ihre jeweilige Betriebsposition geschwenkt. Der Antrieb
hierzu erfolgt durch die Blattfedergelenke 4, die durch ihre definierte Vorspan
nung und definierte Gelenkachse eine selbsttätige Positionierung der beiden noch
gefalteten Einzelreflektoren 1a bewirken.
In Fig. 3b sind die beiden Einzelreflektoren 1a in der erreichten Betriebsposition
gezeigt. In dieser Position sind die Längsachsen der Einzelreflektoren 1a senk
recht zur Oberfläche des Zentralreflektors 2 ausgerichtet.
In der in Fig. 3c dargestellten, nächsten Phase des Entfaltens werden die auf der
Vorderseite des Zentralreflektors 2 angeordneten weiteren Einzelreflektoren 1c in
ihre Endposition bewegt, in dem der ihnen zugeordnete weitere Niederhalte
mechanismus 8, der hier nicht dargestellt ist, gelöst wird. Der Antrieb und die
Positionierung erfolgt wiederum durch die Blattfedergelenke 4.
In Fig. 3d sind die beiden Paare von Einzelreflektoren 1a, 1c in ihrer erreichten
Endposition dargestellt. Nun wird der nicht dargestellte Niederhaltemechanismus
8 der beiden noch auf der Rückseite des Zentralreflektors 2 befindlichen Einzel
reflektoren 1b gelöst, wodurch auch diese beiden Einzelreflektoren in ihre End
position relativ zum Zentralreflektor 2 gebracht werden (Fig. 3e). Anschließend
wird der Verbindungsarm 5 gegenüber dem Satellitenbus 6 um das Gelenk 7 ver
schwenkt, um den Zentralreflektor 2 zusammen mit den Einzelreflektoren 1a, 1b,
1c auszurichten, wie es in Fig. 3f dargestellt ist.
Durch die sequentielle Entfaltung des Reflektors mit den Schriften
- 1. Ausfahren des Reflektorsystems auf dem Verbindungsarm 5,
- 2. paarweises Aufschwenken der Einzelreflektoren 1,
- 3. Aufklappen des Verbindungsarms 5 in Endposition, und
- 4. Öfen der Einzelreflektoren 1 in der Endposition
wird der Entfaltschock minimiert, da nur geringe Einzelmassen in ihrer Endposi
tion einrasten. Die Schritte können auch in anderer Reihenfolge durchgeführt
werden.
In Fig. 4 ist ein Einzelreflektor 1 in seinem gefalteten Zustand dargestellt. Die
Spannvorrichtung 9, die als Spannbandsystem ausgebildet ist, umschließt den
Umfang des gefalteten Einzelreflektors 1 an seinem unteren Ende und im oberen
Drittel. Der äußere Umfang des Einzelreflektors 1 ist im gefalteten Zustand im
wesentlichen zylindrisch bzw. kegelstumpfartig ausgebildet. Der Reflektor 1 hat
eine Oberflächenstruktur 10, die in die einzelnen Segmente 10a unterteilt ist, die
sich in Längsrichtung erstrecken und um eine Längsachse, d. h. parallel zur
Längsachse A des zylindrischen bzw. näherungsweise zylindrischen Körpers ge
faltet sind.
In Fig. 5 ist ein Ausschnitt des gefalteten Einzelreflektors 1 in einer Ansicht von
unten dargestellt. Jedes der gefalteten Segmente 10a wird zwischen zwei Rippen
11 festgehalten, die jeweils an den Rändern 101 der Segmente 10a befestigt sind.
Die Rippen 11 sind im gefalteten Zustand im wesentlichen parallel zueinander
ausgerichtet und erstrecken sich vom Rand 121 des runden, starren Zentralteils
12 ausgehend nach oben. Die Rippen 11 sind über Gelenke 15 mit dem
Zentralteil 12 verbunden. Jedes Gelenk 15 besteht aus einem CFK-Zug- und
Druckgurt bzw. Blattfederelementen, welche in ihrem Querschnitt eine Krüm
mung aufweisen bzw. konkav geformt sind, um Querkräfte aufzunehmen. Durch
die Ausgestaltung der Gelenke 15 als materialelastische Elemente bzw. elasti
sche, konkave Blattfedergelenke wird ein spielfreies Arbeiten der Gelenke 15
ermöglicht.
Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt der Rückseite des Einzelreflektors 1 im entfalteten
Zustand. Die Rippen 11 bilden Reflektorarme, die die faltbare Oberflächen
struktur 10 abstützen, die als thermoformstabile Netzstruktur z. B. aus Kohle
fäden oder -fasern ausgebildet ist.
Die selbsttragenden, sphärisch geformten Oberflächensegmente 10a sind jeweils
von zwei Rippen 11 bzw. Stütz- oder Reflektorarmen aufgenommen, die über ein
Foliengelenk 20 und ein sich der Reflektorkontur anpassendes L-Profil 21 mit der
Netzstruktur verbunden sind. D. h., die Anbindung des Reflektorarmes bzw. der
Rippe 11 an die parabolische Reflektorstruktur erfolgt über eine Zwischenrippe
bzw. Zwischenstruktur 11a, die sich beim Entfalten der Parabolkontur folgend
anpaßt. Die Zwischenstruktur 11a besteht aus zwei CFK-Platten, welche auf der
einen Seite mit der Folie 20 verklebt sind und auf der anderen Seite mit dem ge
schlitztem L-Profil 21 aus CFK verbunden sind, welches die Verbindung zur
Reflektorstruktur bildet. Durch die Schlitzung eines Schenkels des L-Profils 21
ist eine leichte Anpassung an die Krümmung des Reflektors möglich.
Das Zentralteil 12 umfaßt sternförmig angeordnete CFK-Hohlprofile 12a, die im
Zentrum auf der Ober- und Unterseite mittels CFK-Scheiben 12b miteinander
verklebt sind. Eine der CFK-Scheiben 12b bildet die Schnittstelle zum an
schließenden flexiblen Gelenk 4 des Tragarms 3a des Reflektors, das in Fig. 6
nicht dargestellt ist.
In Fig. 7a und 7b ist das Entfalten des Einzelreflektors 1 ausschnittsweise
schematisch dargestellt. Die im gefalteten Zustand vorgespannten Gelenke 15
bewirken, daß beim Lösen der Spannvorrichtung 9 die Rippen 11 um den Rand
121 des Zentralteils 12 herum radial nach außen geklappt werden, wie durch Pfeil
B gezeigt. Die entfaltete Endposition ist in Fig. 7b dargestellt.
Durch die Verteilung der Gelenke 15 entlang einer gekrümmten Linie, die durch
den Rand 121 des Zentralstücks 12 gebildet wird, wird die radiale Erstreckung
der Rippen 11 im entfalteten Zustand ermöglicht. Beim Übergang von der pa
rallelen Ausrichtung der Rippen 11 im gefalteten Zustand zur radialen Ausrich
tung im entfalteten Zustand vergrößert sich der Abstand jeweils zweier benach
barter Rippen 11. Dadurch werden die Segmente 10a entfaltet und erhalten ihre
endgültige Kontur.
Die Gelenke 4 und 15 sind FLEX-BOOM Elemente, d. h. Strukturen, die durch
elastische Veränderung ihrer Querschnittsgeometrie von einer biegeweichen zur
biegesteifen Trägerstruktur verändert werden. Gelenk- und Verriegelungsfunk
tion werden hierbei integral vereint.
Der erfindungsgemäße Reflektor vereint die Vorteile einer geringen Masse einer
großen Reflektoroberfläche und einer hohen Oberflächengenauigkeit und Stabili
tät. Er ist thermostabil, kostengünstig und durch das Modulsystem für größere
Stückzahlen geeignet und variabel einsetzbar. Der Reflektor ist nicht nur für An
tennen geeignet, sondern er kann insbesondere auch als Spiegel, z. B. zur Ener
giegewinnung im Weltraum verwendet werden.
Claims (22)
1. Reflektor für Antennen zum Einsatz im Weltraum, gekennzeichnet
durch
- - eine Vielzahl von Teilreflektoren (1; 1a, 1b, 1c), die jeweils faltbar und/oder entfaltbar sind,
- - ein festes Zentralelement (2) und
- - eine ausklappbare Tragestruktur (3), die das Zentralelement (2) mit den Teil reflektoren (1; 1a, 1b, 1c) verbindet, und mit der die Teilreflektoren (1; 1a, 1b, 1c) aus einer gepackten Position in eine Betriebsposition bringbar sind, wobei die Teilreflektoren (1; 1a, 1b, 1c) im entfalteten Zustand in der Betriebs position so aneinandergrenzen, daß sie gemeinsam eine Reflektoroberfläche bil den.
2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Zentralelement (2) ein Zentralreflektor ist und in der Betriebsposition einen Teil
der Reflektoroberfläche bildet.
3. Reflektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Teilreflektoren (1) 6-eckig sind und in der Betriebsposition radial um das
Zentralelement (2) angeordnet sind.
4. Reflektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Tragestruktur (3) steife Tragarme (3a) umfaßt, an denen
biegeelastische Elemente (4) als Gelenke angeordnet sind.
5. Reflektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin
gekennzeichnet durch einen Niederhaltemechanismus (8) und/oder eine Spann
vorrichtung (9) zur Fixierung der Teilreflektoren (1) in der gepackten Position auf
einer oder auf beiden Seiten des Zentralelements (2).
6. Reflektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß weitere Teilreflektoren (1) anbringbar sind, um ein modula
res System zu bilden.
7. Reflektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Teilreflektoren (1) regenschirmartig gefaltet sind und in
gefaltetem Zustand einen annähernd zylindrischen oder kegelstumpfartigen äuße
ren Umfang haben.
8. Reflektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Teilreflektoren (1) in gefaltetem Zustand Längsachsen
aufweisen, die in der gepackten Position im wesentlichen parallel zueinander
und/oder parallel zu einer Oberfläche des Zentralelements (2) ausgerichtet sind.
9. Reflektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß er im zusammengefalteten Zustand verschiebbar auf einem
Tragarm (5) gelagert ist.
10. Reflektorelement für Antennen zum Einsatz im Weltraum, gekenn
zeichnet durch
- - eine thermostabile faltbare oder gefaltete Oberflächenstruktur (10), die als Reflektoroberfläche dient,
- - eine Vielzahl von Rippen (11) zum Abstützen der Oberflächenstruktur (10), und
- - eine starre Zentralstruktur (12), die mit den Rippen (11) jeweils über ein Ge lenk (15) verbunden ist, so daß die Oberflächenstruktur (10) durch Schwenken der Rippen (11) entfaltbar ist.
11. Reflektorelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rippen (11) im gefalteten Zustand im wesentlichen parallel zueinander aus
gerichtet sind und sich im entfalteten Zustand von der Zentralstruktur (12) im
wesentlichen radial nach außen erstrecken.
12. Reflektorelement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Oberflächenstruktur (10) eine Netzstruktur ist, die vorzugs
weise aus CFK gefertigt ist.
13. Einzelreflektor nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Oberflächenstruktur (10) mit einer RF-wirksamen Schicht
versehen ist, die bevorzugt eine metallisierte Kaptonfolie ist.
14. Reflektorelement nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Oberflächenstruktur (10) in einzelne sphärisch oder
parabolisch vorgeformte Segmente (10a) unterteilt ist, die jeweils von zwei Rip
pen (11) gehalten werden und radial um das Zentralteil (12) angeordnet sind.
15. Reflektorelement nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rippen (11) mit der Oberflächenstruktur (10) über ein
Foliengelenk (20) verbunden sind.
16. Reflektorelement nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rippen (11) mit der Oberflächenstruktur (10) jeweils
über eine Zwischenrippe (11a) und ein geschlitztes Profil (21) verbunden sind.
17. Reflektorelement nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gelenke (15) biegeelastische Feder- oder Blattfeder
elemente sind, die eine definierte Knickrichtung haben.
18. Reflektorelement nach einem der Ansprüche 10 bis 17, weiterhin
gekennzeichnet durch eine lösbare Spannvorrichtung (9) zum Halten des
Reflektorelements in seinem gefalteten Zustand.
19. Reflektor, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß er ein oder mehrere Reflektorelemente nach einem
der Ansprüche 10 bis 18 als Teilreflektoren umfaßt.
20. Verfahren zum Entfalten eines Reflektors, gekennzeichnet durch
die Schritte:
- - Schwenken einer Vielzahl von gefalteten Einzelreflektoren (1), die mit einem Zentralelement (2) verbunden sind, aus einer Transportposition in eine Be triebsposition,
- - Entfalten der Einzelreflektoren (1) in der Betriebsposition, wobei die Einzel reflektoren (1) im entfalteten Zustand in der Betriebsposition so aneinander grenzen, daß sie gemeinsam eine Reflektoroberfläche bilden.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einzelreflektoren (1) paarweise in die Betriebsposition gebracht und/oder paar
weise entfaltet werden.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet,
daß der Reflektor durch Vorspannungskräfte entfaltet wird.
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