DE3615264A1 - Vorrichtung fuer die teilentfaltung von solargeneratoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Entfal­ tung eines Solargenerator-Flügels an einem Satelliten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Aufteilung des von den Solarzellen gebildeten So­ largenerators in mehrere, symmetrisch am Umfang des Satelliten angeordnete Flügel hat sich in der Praxis bewährt. Diese Flügel bestehen jeweils aus mehreren, gelenkig miteinander und mit dem Satelliten verbundenen Paneelen, welche sich paketartig zusammenfalten lassen. Beim Start auf der Trägerrakete sind die Solargenera­ tor-Flügel zusammengefaltet, benötigen dadurch wenig Platz und sind in der Lage, die auftretenden, hohen mechanischen Belastungen zu ertragen.

Im luftleeren Raum ist es oft erforderlich, daß zunächst ein Teil der maximal erzeugbaren Solarenergie zur Verfügung steht. In diesen Fällen ist es üblich, die äußeren Enden der Flügel, d.h. in der Regel das jeweils äußerste Paneel, um ca. 90° teilzuentfalten, so daß die teilentfalteten Flügelabschnitte in einer Ebene liegen und zur Sonne weisen. Bei voller Inbetriebnahme des Satelliten werden dann die teilentfalteten Flügelabschnitte um weitere 90° ganz entfaltet und auch die bis dahin noch pake­ tierten, inneren Flügelabschnitte werden freigegeben. Das Entfalten erfolgt durch Kraftspeicher, d.h. durch Federn jeglicher Art, oder Motore. Die Freigabe der Entfaltbewegung erfolgt durch lösbare Niederhalter, für die Unterbrechung dieser Bewegung bei Teilentfaltung sind separate Anschläge vorgesehen. Im ganz entfalteten Zustand werden die Flügelgelenke aus Sicherheitsgründen verriegelt, wofür beispielsweise die DE-PS 32 15 434 eine geeignete Vorrichtung zeigt.

Speziell die Anschläge für die Teilentfaltung der äußeren Flügelabschnitte können die Betriebssicherheit des ganzen Systems negativ beeinflussen, da sie in der Regel relativ störanfällig sind, aufgrund ihrer Ausfüh­ rung mit eigenen Lagern, Federn, Freigabevorrichtungen etc. Abgesehen davon erhöhen sie auch spürbar die Systemkosten.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, eine möglichst einfache, betriebssichere und kostengünstige Vorrichtung für die Teilentfaltung eines Solargenerator-Flügels zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 ge­ kennzeichneten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß - abgesehen von den ohnehin vorhandenen Kraft­ speichern und den separaten Niederhaltern für den äußeren und den inneren Flügelabschnitt - lediglich zwei starre Anschläge für die Teilentfaltung und die Freigabe zur vollständigen Entfaltung erforderlich sind. Bei Teilentfaltung stoppen diese Anschläge die eingeleitete Entfaltbewegung des äußeren Flügelab­ schnittes, bei Freigabe des inneren, gefalteten Flügel­ abschnittes kommen die Anschläge außer Eingriff und der äußere Flügelabschnitt kann sich ebenfalls vollständig entfalten. Die Ausführung der Anschläge ist einfach und robust, es gibt keine Lager oder Gelenke, welche klem­ men oder fressen können, und auch keine Federn, welche ermüden oder brechen können.

Im Unteranspruch 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet, welche günstige Eingriffs- und Reibungsverhältnisse der wirk­ samen Anschlagflächen sicherstellt.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispieles noch näher erläutert. Dabei zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Satelliten mit teilentfalteten Solargenerator-Flügeln,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf den Anschlagbereich zwischen dem äußeren und dem inneren Flügel­ abschnitt nach Teilentfaltung,

Fig. 3 eine Seitenansicht auf den selben Bereich im Moment der Freigabe zur vollständigen Entfal­ tung.

Der in Fig. 1 dargestellte Satellit 1 besitzt zwei sym­ metrische angeordnete Solargenerator-Flügel 2, welche sich im teilentfalteten Zustand befinden. Dabei sind die äußeren Flügelabschnitte, welche in der Regel aus einem Paneel bestehen, um ca. 90° gegenüber den paket­ artig zusammengefalteten, inneren Flügelabschnitten verschwenkt. Die teilentfalteten Paneele sind auf der in Fig. 1 sichtbaren Vorderseite mit Solarzellen be­ legt, was schematisch durch gitterförmige Muster ange­ deutet ist, der Satellit ist so ausgerichtet, daß seine Längsachse auf die Sonne weist, wodurch das Sonnenlicht vertikal auf die Ebene der teilentfalteten Paneele trifft. Das Verhältnis der auf diese Weise solar er­ zeugbaren Energie zur maximal erzeugbaren Solarenergie entspricht somit dem Flächenverhältnis der teilentfal­ teten Solarzellenfläche zur gesamten Solarzellenfläche beider Flügel.

Der eigentliche Gegenstand der Erfindung ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Dabei handelt es sich um die wesentlichen Elemente der Vorrichtung, welche zu­ erst eine Teilentfaltung und anschließend die Freigabe zur vollständigen Enthaltung ermöglicht.

Fig. 2 zeigt den teilentfalteten Zustand, in welchem mindestens ein Paneel 3 gegenüber den noch zusammenge­ falteten Paneelen 4, 5, 6 des Solargenerator-Flügels 2 um etwa 90° verschwenkt ist. Um diesen Zustand zu er­ reichen, müssen die separaten, nicht dargestellten Nie­ derhalter des Paneels 3 gelöst werden, woraufhin eine oder mehrere, ebenfalls nicht dargestellte Kraftspei­ cher das ursprünglich flach auf den Paneelen 4, 5, 6 liegende Paneel 3 um das Gelenk 7 verschwenken. In die­ sem Zusammenhang sei erwähnt, daß genau genommen je zwei Einzelgelenke mit gemeinsamer Gelenkachse ein Paneel mit dem anderen verbinden, und daß die nicht teilentfaltbaren Paneele, also hier die Paneele 4, 5, 6, zur Harmonisierung des Bewegungsablaufes mit Seil­ getrieben verbunden sind.

Somit möchte auch das im Gelenk 7 wirksame Entfaltmo­ ment das Paneel 3 bis zur 180°-Strecklage verschwenken. Dies wird jedoch von den Anschlägen 9 und 11 an den Paneelen 3 und 5 verhindert, solange die Paneele 4, 5, 6 von ihren Niederhaltern zusammengehalten werden. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, stößt die Seitenfläche 10 des Anschlages 9 gegen die Stirnfläche 12 des Anschlages 11, wodurch der Teilentfaltungswinkel festgelegt ist.

Dieser beträgt in der Regel 90°, er kann aus konstruk­ tiven Gründen aber auch kleiner oder größer sein.

Beim Übergang auf maximale Energieerzeugung müssen das teilentfaltete Paneel 3 und die Paneele 4, 5, 6 voll­ ständig entfaltet werden. Zu diesem Zweck werden die restlichen, noch wirksamen Niederhalter gelöst, worauf­ hin die Kraftspeicher, z.B. Federn, im Gelenk 8 und den weiteren, nicht dargestellten Gelenken der Paneele 4, 5, 6 die Entfaltung einleiten. Dabei sind die momenta­ nen Öffnungswinkel zwischen den Paneelen 4, 5, 6 infol­ ge der oben erwähnten Seilgetriebe stets gleich groß. Wie in Fig. 3 dargestellt, genügt bereits ein sehr kleiner Öffnungswinkel von ca. 1° zwischen den Paneelen 4 und 5, um durch die Relativverschiebung der Paneele 3 und 5 die wirksamen Flächen 10 und 12 der Anschläge 9 und 11 außer Eingriff zu bringen. Für diesen Moment des Außer-Eingriff-Kommens ist die entsprechende Stellung des Paneels 3 in Fig. 3 durchgezogen gezeichnet. In der selben Figur ist strichpunktiert auch die Stellung des Paneels 3 gezeichnet, welche sich ergeben würde, wenn dieses bei festgehaltenen Paneelen 4, 5, 6 nach seiner Freigabe vollständig entfaltet werden würde.

Claims (2)

1. Vorrichtung für die Entfaltung eines Solargene­ rator-Flügels an einem Satelliten, wobei der Flügel aus mindestens drei gelenkig miteinander verbundenen und zu einem Paket zusammenfaltbaren Paneelen besteht, wovon mindestens ein Paneel einen äußeren Flügelabschnitt bildet, welcher so teilentfaltet werden kann, daß er etwa im rechten Winkel zu dem nicht entfalteten, inne­ ren Flügelabschnitt steht, wobei getrennt betätigbare Niederhalter für die Teilentfaltung und die an­ schließende, vollständige Entfaltung vorhanden sind, und wobei das Entfaltmoment durch in den Paneelgelenken wirksame, elastische Kraftspeicher erzeugt wird, da­ durch gekennzeichnet, daß das innerste Paneel (3) des äußeren Flügelabschnittes und das über­ nächste Paneel (5) des inneren Flügelabschnittes etwa in Verlängerung der Paneelebenen je einen starren An­ schlag (9, 11) aufweisen, und daß der äußere Anschlag (9) mit einer wirksamen Seitenfläche (10) und der in­ nere Anschlag (11) mit einer wirksamen Stirnfläche (12) versehen ist, wobei sich die beiden Flächen (10, 12) im teilentfalteten Zustand berühren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die wirksame Seitenflä­ che (10) des einen Anschlages (9, 11) zweidimensional gekrümmt ausgeführt ist, z.B. als Teil eines Kreiszy­ linders, und daß die wirksame Stirnfläche (12) des an­ deren Anschlages (11, 9) eben ausgeführt ist.