DE202009000949U1

DE202009000949U1 - Device for an opening and closing mechanism for space applications

Info

Publication number: DE202009000949U1
Application number: DE202009000949U
Authority: DE
Original assignee: ASTRO und FEINWERKTECHNIK ADLE; ASTRO- und FEINWERKTECHNIK ADLERSHOF GmbH
Current assignee: ASTRO und FEINWERKTECHNIK ADLE; ASTRO- und FEINWERKTECHNIK ADLERSHOF GmbH
Priority date: 2009-01-24
Filing date: 2009-01-24
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2019-01-25

Abstract

Vorrichtung für einen Öffnungs- und Schließmechanismus für Raumfahrtsanwendungen unter Verwendung von Schienen mit Kurvenführung, Koppelstücken, Zahnstangen, elektrisch ansteuerbaren Getriebemotor, Rückholfedern und Verschlussplatte, dadurch gekennzeichnet, dass ein mechanisch stabiler, bündig mit der Außenfläche einer Raumfahrtssonde oder Rakete abschließender Verschluss, während der Mission beliebig oft mit Motorkraft geöffnet oder geschlossen werden kanncontraption for an opening and closing mechanism for space applications using rails with curved guide, coupling pieces, racks, electrically controllable geared motor, return springs and closing plate, characterized in that a mechanically stable, flush with the outer surface of a Space probe or rocket final closure, while the Mission can be opened or closed as often as desired with engine power can

Description

Stand der TechnikState of the art

Für viele Raumfahrtsanwendungen ist es erforderlich, dass nach abgeschlossener wissenschaftlicher oder technischer Mission ein koordinierter Rückflug der Raumfahrtssonde oder Rakete erfolgt. Die Hauptschwierigkeiten liegen in der Beherrschung der Probleme beim Wiedereindringen in die Erdatmosphäre. Der eindringende Körper muss eine stromlinienförmige, glatte, hitzefeste Oberfläche ohne wesentliche Vorsprünge oder Vertiefungen haben. Bei Vorhandensein solcher Vorsprünge und Vertiefungen kommt es an diesen Stellen beim Eindringen in die Erdatmosphäre zu erheblichen Turbulenzen, wodurch eine systematisch gesteuerte Führung des entsprechenden Flugkörpers nicht mehr möglich ist.For many Space applications require that after completion scientific or technical mission a coordinated return flight of the Space probe or rocket takes place. The main difficulties lie in mastering the problems of reentering the earth's atmosphere. Of the invading bodies must have a streamlined, smooth, heat-resistant surface without significant protrusions or depressions. In the presence of such projections and Recesses occur at these sites when entering the earth's atmosphere to considerable Turbulence, whereby a systematically controlled leadership of the corresponding missile not possible anymore is.

Für viele wissenschaftlich-technische Anwendungen bei Raumfahrtsmissionen, ist es aber erforderlich, dass bestimmte Sensoren im Messeinsatz nicht durch die Außenhaut der Sonde oder Rakete verdeckt sind. Beim Einsatz von optischen Sensoren ist es zwingend notwendig, dass die zu messende Strahlung, während der Messphase, im gesamten Blickfeld (field of view) des Sensors ungehindert einfällt. Das erfordert einen entsprechenden Durchbruch in der Außenhaut der Sonde, der aber während des Durchfluges durch die Atmosphäre so verschlossen sein muss, dass er die Flugeigenschaften der Sonde oder Rakete während des Durchfluges durch die Atmosphäre nicht beeinflusst.For many scientific-technical applications for space missions, However, it is necessary that certain sensors in the measuring insert not through the outer skin the probe or missile are obscured. When using optical Sensors, it is imperative that the radiation to be measured, while the measuring phase, in the entire field of view of the sensor unimpeded. This requires a corresponding breakthrough in the outer skin the probe, but during the passage through the atmosphere must be so closed that the flight characteristics of the probe or rocket during the Flight through the atmosphere unaffected.

Eine bewährte Methode besteht darin, dass die Außenhülle des Flugkörpers ein Fenster eingesetzt bekommt, das bündig mit der Außenoberfläche abschließt und dessen Transmissionseigenschaften die Gewinnung der erforderlichen Messdaten zulässt und auch die notwendigen mechanischen Eigenschaften hat.A proven Method is that the outer shell of the missile a Window gets inserted, which is flush with the outer surface and whose Transmission properties the acquisition of the required measurement data allows and also has the necessary mechanical properties.

Bei einer Vielzahl von Messaufgaben lassen sich Fenster nicht einsetzen, weil diese entweder die zu messenden Größen zu stark verfälschen oder deren Messung nicht ermöglichen.at a multitude of measuring tasks can not be used windows, because they either falsify the quantities to be measured too much or their measurement does not allow.

Zur Abhilfe dieses Mangels wird eine Lösung vorgeschlagen, die es gestattet, dass beim Durchgang durch die Erdatmosphäre der notwendige Durchlass für den Betrieb des Sensors in Form einer Abdeckung mit der äußeren Oberfläche der Sonde oder Rakete glatt und bündig abschließt.to Remedy of this deficiency is proposed a solution that it allows, when passing through the earth's atmosphere, the necessary passage for the Operation of the sensor in the form of a cover with the outer surface of the Probe or rocket smooth and flush concludes.

Zum Messzeitpunkt wird die Abdeckung über ein Kommando so verschoben, dass das Blickfeld des Sensors vollkommen freigelegt wird. Vor dem Wiedereindringen der Sonde in die Atmosphäre wird durch ein weiteres Kommando die Abdeckung wieder in die Ausgangsposition gebracht, d. h. die Abdeckung ist wieder glatt in die äußere Hülle der Sonde oder Rakete eingefügt und verursacht damit keine besonderen Turbulenzen. Ein wichtiger Aspekt für eine Lösung mit einer wiederverschließbaren Klappe besteht noch darin, dass dieses erneute Verschließen mit sehr hoher Zuverlässigkeit erfolgen muss. Das hat folgenden Grund, wenn die Verschlussklappe nicht öffnet, kann die Messung mit dem dahinter angeordneten Sensor nicht durchgeführt werden. Wenn sich aber die geöffnete Verschlussklappe nicht wieder zu schließen ist, lässt sich wegen der Turbolenzen nach Eintritt in die Atmosphäre die rückkehrende Sonde oder Rakete nicht mehr korrekt steuern, wobei dann mit hoher Wahrscheinlichkeit alle Messergebnisse der Mission verloren sind.To the At the time of measurement, the cover is shifted by a command, that the field of view of the sensor is completely exposed. Before reentering the probe into the atmosphere is replaced by another command the cover back to the starting position brought, d. H. the cover is smooth again in the outer shell of the Probe or rocket inserted and causes no special turbulence. An important Aspect for one solution with a resealable Flap still is that this re-closing with very high reliability must be done. This has the following reason, if the flap not open, the measurement with the sensor arranged behind it can not be carried out. If but the open one Closure flap can not be closed again, can be due to the turbulence after entering the atmosphere the returning one No longer correctly control the probe or rocket, and then with high Probability all measurement results of the mission are lost.

Ausführungsbeispielembodiment

Die 6 zeigt einen Ausschnitt der Außenfläche der zylindrischen Mantelfläche (1) einer (sonst nicht weiter dargestellten) Forschungsrakete. In diese Außenfläche (1) ist eine Verschlussplatte (2) bündig eingebettet. Zwischen der Verschlussplatte (2) und der Außenfläche der zylindrischen Mantelfläche (1) befindet sich ein umlaufender Bewegungsspalt (3).The 6 shows a section of the outer surface of the cylindrical outer surface ( 1 ) of a (otherwise not shown) research rocket. In this outer surface ( 1 ) is a closure plate ( 2 ) embedded flush. Between the closure plate ( 2 ) and the outer surface of the cylindrical outer surface ( 1 ) there is a circumferential movement gap ( 3 ).

Die 1, 2 und 3 zeigen unterschiedliche Ansichten des halb geöffneten Zustandes des Öffnungs- und Schließmechanismus. Der Vorgang des Verschließens der Außenfläche (1) mit der Verschlussplatte (2) soll mit Hilfe der 1 und 2 erläutert werden. Zwei zueinander parallel angeordnete Schienen (6) mit Führungsrinnen (7) sind mit der Gehäusewand (1) der Forschungsrakete fest verbunden. Die Verschlussplatte (2) ist über Koppelstücke (8), in 1, mit den linear geführten Zahnstangen (9) verbunden. Gemäß 2 greift ein Getriebemotor (10) über eine Antriebswelle (11) mit zwei Stirnrädern (12) in die Zahnstangen (9) ein. Zwei Rückholfedern (13) ziehen die beiden Zahnstangen (9) nach unten. Solange der Getriebemotor (10) mit Strom versorgt wird, bleibt die Verschlussplatte (2) im geöffneten Zustand. Wird der Getriebemotor (10) stromlos geschaltet, wirkt nur noch die Kraft der Rückholfedern (13) auf die Zahnstangen (9) und zieht diese nach unten, wobei der Getriebemotor (10) mitgedreht wird. Über die Koppelstücke (8), gemäß 1, wird damit auch die Verschlussplatte (2) nach unten bewegt. Der kurvenförmige Verlauf der Führungsrinnen (7) ist so gestaltet, dass die Verschlussplatte (2) über die Koppelstücke (8) in die Öffnung der Gehäusewand (1) gedrückt wird. In diesem Zustand ist der gesamte Öffnungs- und Schließmechanismus mechanisch robust verschlossen und auch stromlos.The 1 . 2 and 3 show different views of the half-open state of the opening and closing mechanism. The process of closing the outer surface ( 1 ) with the closure plate ( 2 ) should with the help of 1 and 2 be explained. Two parallel rails ( 6 ) with guide channels ( 7 ) are connected to the housing wall ( 1 ) of the research rocket. The closure plate ( 2 ) is via coupling pieces ( 8th ), in 1 , with linearly guided racks ( 9 ) connected. According to 2 engages a geared motor ( 10 ) via a drive shaft ( 11 ) with two spur gears ( 12 ) in the racks ( 9 ) one. Two return springs ( 13 ) pull the two racks ( 9 ) downward. As long as the geared motor ( 10 ) is energized, the closure plate ( 2 ) in the opened state. Will the geared motor ( 10 ) de-energized, only the force of the return springs ( 13 ) on the racks ( 9 ) and pulls them down, whereby the geared motor ( 10 ) is turned. About the coupling pieces ( 8th ), according to 1 , thus also the closure plate ( 2 ) moves down. The curved course of the guide channels ( 7 ) is designed so that the closure plate ( 2 ) over the coupling pieces ( 8th ) in the opening of the housing wall ( 1 ) is pressed. In this state, the entire opening and closing mechanism is mechanically robust and also de-energized.

Die erneute Öffnung der Verschlussplatte (2) erfolgt dadurch, dass entsprechend der 1 und 2 der Strom für den Getriebemotor (10) eingeschaltet wird. Der Getriebemotor (10) bewegt dann die Zahnstangen (9) gegen die Kraft der Rückholfedern (13) nach oben. Über die Koppelsstücke (8) wird dann die Verschlussplatte (2) über die Führungsrinnen (7) zuerst nach innen und anschließend ebenfalls nach oben bewegt und damit der Ausschnitt in der Raketenmantelfläche (1) freigelegt. Der geöffnete Zustand dauert nur solange an, wie die Getriebemotoren (8) mit Strom versorgt werden, im stromlosen Zustand setzt der oben beschriebene Vorgang des Verschließens ein.The reopening of the closure plate ( 2 ) takes place in that according to the 1 and 2 the current for the geared motor ( 10 ) is turned on. The geared motor ( 10 ) then moves the racks ( 9 ) against the force of the return springs ( 13 ) up. About the coupling pieces ( 8th ) then the closure plate ( 2 ) over the guide troughs ( 7 ) first inward and then also moved upwards and thus the cutout in the rocket surface ( 1 ) exposed. The opened state only lasts as long as the gearmotors ( 8th ) are energized, in the de-energized state begins the process of closure described above.

Claims

Device for an opening and closing mechanism for space applications using curved rails, coupling pieces, racks, electrically controllable geared motor, return springs and closure plate, characterized in that a mechanically stable, flush with the outer surface of a space probe or rocket final closure, during mission can be opened or closed as often as desired with engine power

According to claim 1, the locking mechanism automatically closes and locks even in the event of a power failure via return springs

According to claim 1 the closed state even in case of power failure by the return springs is permanently locked

According to claim 1, the movement of the closure plate through the curve guide with takes little space

According to claim 1 the movement of the closure plate by type of curve guide for different Applications can be customized