-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine frei entfaltbare und/
oder zusammenfaltbare Struktur und insbesondere eine
entfaltbare und/oder zusammenfaltbare Struktur zur Verwendung bei
Raumstationen und Raumfahrzeugen, bei der die Merkmale, die
bei ihrer Entfaltung und Zusammenfaltung zum Tragen kommen,
verbessert wurden.
-
Entfaltbare Strukturen werden üblicherweise auf Bauten im
Weltraum wie beispielsweise Raumstationen verwendet. In ihrem
zusammengefalteten Zustand nehmen sie wenig Platz ein; bei
ihrer Entfaltung jedoch, d.h. nach ihrem Abtransport in den
Weltraum, während welchem sie zusammengefaltet bleiben, werden
sie zu langen, balkenartigen Strukturen.
-
Verschiedene Strukturen dieser Art wurden in jüngster Zeit
entwickelt. Eine von ihnen umfaßt mehrere elastische und
verdrehbare Holme und eine Vielzahl von radialen Abstandshaltern.
Die vorliegende Erfindung basiert auf dieser Struktur.
-
Der grundlegende Aufbau dieser herkömmlichen Struktur, auf der
die vorliegende Erfindung basiert, wird nunmehr unter
Bezugnahme auf die Fign. 1 bis 3 beschrieben werden.
-
Fig. 1 zeigt die entfaltete Struktur. Fig. 2 zeigt die
Struktur in einem derartigen Übergangszustand, in dem sie gerade
entfaltet oder zusammengefaltet wird. Fig. 3 zeigt die
zusammengefaltete Struktur. Die Bezugsziffern 1 und 2 stellen
scheibenförmige untere und obere Platten dar. Mehrere oder
drei Holme 3, die parallel zueinander sind und
zwischeneinander ein gewisses Intervall aufweisen, sind zwischen diesen
unteren und oberen Platten 1 und 2 angeordnet. Diese Holme 3
sind aus elastischem Material wie z.B. Epoxyharz, verstärkt
mit Glas- oder Kohlenstoff-Fasern. Sie sind wie ein Draht mit
einem relativ geringen Durchmesser geformt und lassen sich
elastisch zu einer Spirale mit einem gewissen Durchmesser
verdrehen. Beide Enden von jedem von ihnen sind über Gelenke 4 an
den unteren und oberen Platten 1 und 2 befestigt und lassen
sich in der Umfangsrichtung jeweils der unteren und oberen
Platten 1 und 2 um die Gelenke 4 herum frei schwenken.
-
Diese Holme 3 sind durch eine Vielzahl von radialen
Abstandshaltern 5 zwischen der unteren und der oberen Platte 1 und 2
miteinander verbunden. Diese radialen Abstandshalter 5 sind
aus elastisch verformbaren Material wie Kunstharz und jeder
von ihnen ist geformt wie ein Stern, der entsprechend der
Anzahl verwendeter Holme 3 mehrere oder drei Arme hat. Diese
Arme der sternförmigen radialen Abstandshaltern 5 können
elastisch verdreht werden. Radiale Abstandshalter 5 sind in einem
gewissen Intervall in der axialen Richtung der Holme 3
angeordnet und die vordersten Enden der Arme eines jeden radialen
Abstandshalters 5 sind jeweils an den Holmen befestigt, um
letztere so zu halten, daß sie in gewissen Positionen oder
Spitzen eines gleichförmigen Dreieckes angeordnet sind. Die in
Fig. 1 gezeigte fachwerkbalkenartige Struktur wird somit durch
diese Holme 3 und radialen Abstandshalter 5 gebildet.
-
Ein Paar diagonaler Seile 6 ist zwischen zwei
beieinanderliegenden Holmen 3 und denjenigen vordersten Enden von vier Armen
zweier beieinanderliegender radialer Abstandshalter 5
gespannt, die mit diesen beieinanderliegenden Holmen 3
verbunden sind. Ein Paar diagonaler Seile 6 sind auf ähnliche Weise
zwischen dem untersten radialen Abstandshalter 5 und der
unteren Platte 1 sowie zwischen dem obersten radialen
Abstandshalter 5 und der oberen Platte 2 gezogen. Diese diagonalen
Seile 6 sind aus Fasermaterial mit hoher Zugfestigkeit und sie
sind flexibel. Die Torsionssteifigkeit und -stärke sowie die
Biegesteifigkeit und -festigkeit der balkenartigen Struktur,
die Holme 3 und radiale Abstandshalter 5 umfaßt, werden durch
diagonale Seile 6 verbessert.
-
Das Zugseil 7 ist in der Mitte der Struktur angeordnet. Ein
Ende dieses Zugseils 7 ist zum Beispiel an der Mitte der
oberen Platte 2 befestigt. Durchgangsöffnungen 8 und 9 sind in
der Mitte eines jeden der radialen Abstandshalter 5 und der
unteren Platte 1 ausgebildet und das Zugseil 7 verläuft
entlang der Längsmittelachse der Struktur und durch die
Durchgangsöffnungen 8 und 9. Das andere Ende des Zugseils 7 ist mit
einer Wickelvorrichtung (nicht dargestellt) verbunden, die an
der unteren Platte 1 befestigt ist, und wird durch diese
Wickelvorrichtung abge- bzw. aufgewickelt.
-
Wird das Zugseil 7 von der Wickelvorrichtung aufgewickelt,
dann wird die obere Platte 2 gedreht und die Holme von ihrem
Oberbereich der Reihe nach zu einer Wendel verdreht, wie in
Fig. 2 gezeigt, und die Struktur wird schließlich
zusammengefaltet, wie in Fig. 3 gezeigt. Wird das Zugseil 7
abgewickelt, wenn die Struktur zusammengefaltet ist, wie in Fig. 3
gezeigt, dann werden sich die Holme 3 aufgrund ihrer
Elastizität in einer geraden Linie aufrichten und die Struktur
wird entfaltet, wie in Fig. 1 gezeigt.
-
Diese Struktur wird zum Beispiel für Raumstationen verwendet.
Die Struktur, die in zusammengefalteten Zustand gehalten wird,
wie in Fig. 3 dargestellt, wird in den Weltraum
abtransportiert und dann, wie in Fig. 1 gezeigt, unter Abwickelung
des Zugseils 7 zu einer Struktur entfaltet, die sich für
Raumstationen eignet.
-
Als herkömmliche Strukturen dieser Art konstruiert wurden,
wurde jedoch das Augenmerk lediglich auf den Fall gerichtet,
in dem die Struktur sich aus ihrem zusammengefalteten Zustand
entfaltet und in diesem Zustand verwendet wird. Es ist aber
manchmal erforderlich, daß sie wieder zusammengefaltet wird,
nachdem sie bereits im Weltraum entfaltet ist. Es wurde jedoch
nicht der Fall in Betracht gezogen, in dem eine solche
Struktur
wieder zusammengefaltet wird, nachdem sie entfaltet wurde.
Außerdem wurde ihren Eigenschaften wenig Aufmerksamkeit
geschenkt, die zum Tragen kommen, wenn sie sich in einem
derartigen Übergangszustand befindet, in dem sie entfaltet und
zusammengefaltet wird.
-
Im Fall der in Fig. 1 gezeigten Struktur zum Beispiel
verlaufen Holme 3 im entfalteten Zustand der Struktur in einer
geraden Linie. Soll diese Struktur zusammengefaltet werden, dann
ist eine große Last erforderlich, die in axialer Richtung der
Struktur hinzugefügt wird, um die linienförmigen Holme 3 zu
einer Wendel zu biegen. Die Kraft des wickelnden Zugseils 7
ist dementsprechend hoch eingestellt. Des weiteren, wenn die
Holme 3 an ihrer oberen Seite verformt werden sollen, gibt es
einen Fall, in dem sie nicht in der gewünschten Richtung,
sondern auch in einer Richtung umgekehrt zu dieser gewünschten
Richtung zu einer Wendel verformt werden. Außerdem gibt es
einen weiteren Fall, in dem sie zunächst nicht an ihrer oberen
Seite, sondern an ihrem Zwischenabschnitt gebogen werden. In
diesem letzten Fall werden sie zunächst an ihrem
Zwischenabschnitt zu einer Wendel gebogen und die Struktur wird daher
äußerst instabil, wenn sie gerade im Begriff ist,
zusammengefaltet zu werden. Um dieses Problem zu lösen, werden die Holme
3 zunächst an ihrer oberen Seite zu einer Wendel verformt, die
eine größere Steigung hat, wenn sich die Struktur im
entfalteten Zustand befindet, wie in Fig. 4 gezeigt. Wenn sie jedoch
derartig angeordnet ist, dann bewirkt die Struktur, daß sich
ihre Steifigkeit an ihrer Oberseite erheblich verringert.
-
Soll die Struktur aus ihrem zusammengefalteten Zustand, wie er
in Fig. 3 gezeigt ist, in ihren entfalteten Zustand gebracht
werden, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, dann ergibt sich ein
Fall, in dem die Holme 3 sich zunächst nicht an ihrer unteren
Seite, sondern an ihrem Zwischenabschnitt zu einer geraden
Linie aufrichten. In diesem Fall wird die Struktur instabil,
während sie wie oben beschrieben entfaltet werden. Um diesem
Abhilfe zu schaffen, wird vorgeschlagen, daß eine Spiralfeder
11 an dem unteren Ende eines jeden von ihnen befestigt wird,
wie in Fig. 5 gezeigt. Ein Drehmoment, das in ihrer
Aufrichtrichtung wirkt, kommt somit an ihren unteren Enden hinzu, um
zu ermöglichen, daß sie sich bei Entfaltung der Struktur
zunächst an ihrer unteren Seite aufrichten. Bei dieser Anordnung
jedoch wirkt eine übermäßige Verbiege-Kraft auf ihre unteren
Enden. Es wird auch vorgeschlagen, daß das untere Ende von
jedem von ihnen durch einen Träger 10 abgestützt wird, was ihre
unteren Endabschnitte in einem wie zuvor in einer geraden
Linie aufgerichteten Zustand hält, wie in Fig. 6 gezeigt. Die
Struktur kann jedoch nur auf einen Zustand zusammengefaltet
werden, wie er in Fig. 6 gezeigt ist, so daß sie in
zusammengefalteten Zustand in axialer Richtung größeren Platz
einnimmt.
-
Soll die Struktur zusammengefaltet werden, dann wird die
Spannung eines der diagonalen Seile 6, die wie ein Kreuz gespannt
sind, vorübergehend hochgradig gesteigert und dann am
Anfangszustand der wendelförmigen Verformung der Holme 3 wieder
nachgelassen. Beide Enden des diagonalen Seils 6 sind auf
herkömmliche Art und Weise an den vordersten Enden der Arme der
radialen Abstandshalter 5 befestigt. Daher wird die Steigerung
der Spannung eines der diagonalen Seile 6, die bewirkt wird,
wenn die Holme 3 sich in ihrem anfänglichen Zustand ihrer
Verformung zu einer Wendel befinden, durch die übermäßig
gebogenen und verformten Arme der radialen Abstandshalter 5
absorbiert. Ein Ende eines jeden der diagonalen Seile 6 jedoch ist
an der unteren oder oberen Platte 1 oder 2 an beiden Enden der
Struktur befestigt. Diese unteren und oberen Platten 1 und 2
sind äußerst steif und lassen sich nicht leicht verformen. Es
ist daher erforderlich, daß die übermäßige Spannung des
diagonalen Seils 6, die verursacht wird, wenn die Holme 3 sich in
ihrem anfänglichen Zustand ihrer Verformung befinden, durch
das Biegen und Verformen der Arme des obersten oder untersten
radialen Abstandshalters absorbiert wird. Dies bewirkt, daß
die Arme des obersten oder untersten radialen Abstandshalters
übermäßig gebogen und verformt werden, wobei eine übermäßige
Beanspruchung auf diesen radialen Abstandshalter wirkt, und
eine übermäßige Spannung auf die diagonalen Seile hinzukommt,
wie in Fig. 7 gezeigt. Um dies zu überwinden, wird
vorgeschlagen, daß diejenigen radialen Abstandshalter, die sich an
beiden Enden der Struktur befinden, eine geringere Steifigkeit
haben als diejenige der anderen radialen Abstandshalter; bei
einer derartigen Anordnung jedoch verringern sich die
Steifigkeit und Festigkeit an beiden Enden der Struktur.
-
Die vorliegende Erfindung soll daher eine entfaltbare und/oder
zusammenfaltbare Struktur verfügbar machen, die die
obengenannten Nachteile ausräumt, die entstehen, wenn sie sich in
einem Übergangszustand befindet, in dem die Holme gerade
entoder zusammengefaltet werden, ohne daß jedoch die Struktur in
ihrem vollständig entfalteten Zustand ihre Steifigkeit und
Festigkeit verliert.
-
Eine erste, der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende
Aufgabe ist es, die Struktur leicht und stabil zu entfalten oder
zusammenzufalten.
-
Eine zweite Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung
zugrundeliegt, besteht darin, daß Holme an ihrem vorbestimmten Ende zu
einer Wendel verformt werden oder sich zu einer geraden Linie
aufrichten, wenn die Struktur zusammengefaltet oder entfaltet
werden soll.
-
Eine dritte, der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende
Aufgabe ist es zu verhindern, daß auf die Holme, die radialen
Abstandshaltern und dergleichen eine übermäßige Last wirkt.
-
Diese Aufgaben der vorliegenden Erfindung können durch eine
Vorrichtung erzielt werden, die an einem der paarweisen
diagonalen Seile befestigt ist, die zwischen einem obersten oder
untersten radialen Abstandshalter und einer der Endplatten
gespannt sind, um eine vorbestimmte Spannung auf dieses
diagonale Seil zu legen.
-
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
eines der paarweisen diagonalen Seile, die wie ein Kreuz
zwischen dem obersten radialen Abstandshalter und der oberen
Platte gespannt sind, frei beweglich geführt, verläuft durch
die obere Platte und ist mit dem Zugseil verbunden. Wird das
Zugseil zum Zusammenfalten der Struktur gezogen, dann wirkt
Spannung auf die mit dem Zugseil verbundenen diagonalen Seile
und eine Biege-Kraft wirkt auf diejenigen Endabschnitte der
Holme, die sich zwischen dem obersten radialen Abstandshalter
und der oberen Platte befinden, so daß die Holme zunächst an
ihren oberen Endabschnitten und dann immer weiter zu ihren
unteren Abschnitten zu einer Wendel verformt werden können.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist eine Federvorrichtung an einem der paarweisen
diagonalen Seile befestigt, die wie ein Kreuz zwischen dem obersten
radialen Abstandshalter und der oberen Platte gespannt sind,
um eine Lockerung der diagonalen Seile zu ermöglichen.
Übermäßige Spannung, die auf das diagonale Seil wirkt, wenn die
Holme sich im Anfangsstadium ihrer Verformung aus ihrem
linienförmigen Zustand in den wendelförmigen Zustand an ihren
Endabschnitten befinden, kann somit absorbiert und verringert
werden und es kann verhindert werden, daß eine übermäßige Last
auf den radialen Abstandshalter wirkt, mit dem der radiale
Abstandshalter verbunden ist.
-
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten
Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
-
Die Erfindung ist anhand der nachstehenden detaillierten
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
besser verständlich, in denen:
-
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht ist, die die
herkömmliche entfaltbare und/oder zusammenfaltbare Struktur
in ihrem entfalteten Zustand zeigt;
-
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht ist, die die Struktur
aus Fig. 1 zeigt, die gerade ent- oder
zusammengefaltet wird;
-
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht ist, die die Struktur
aus Fig. 1 in ihrem zusammengefalteten Zustand
zeigt;
-
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht ist, die die Struktur
zeigt, wie sie gerade entfaltet wird, wobei eine
Maßnahme auf die Struktur angewandt wird, um sie
leichter zusammenfaltbar zu machen;
-
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht darstellt, die die
Struktur in zusammengefalteten Zustand zeigt, wobei
die Struktur mit einer Vorrichtung versehen ist, die
ermöglicht, daß die Holme an ihren Endabschnitten
aufgerichtet werden, wenn die Struktur entfaltet
wird;
-
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht darstellt, die die
Struktur bei ihrer Zusammenfaltung zeigt, wobei
diese Struktur mit einer anderen Vorrichtung
versehen
ist, die ermöglicht, daß die Holme bei
Entfaltung der Struktur an ihren Endabschnitten
aufgerichtet werden;
-
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht ist, die zeigt, in
welchem Übermaß der radiale Abstandshalter zu dem
Zeitpunkt verformt wird, an dem der
Zusammenklappvorgang der Struktur beginnt;
-
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht darstellt, die ein
erstes Beispiel der Struktur gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt, die an ihrem einen Ende entfaltet
ist;
-
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht ist, die die Struktur
aus Fig. 8 zu dem Zeitpunkt zeigt, an dem der
Zusammenfaltvorgang beginnt;
-
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht darstellt, die ein
weiteres Beispiel der erfindungsgemäßen Struktur
zeigt, die gerade entfaltet wird;
-
Fign. 11(a)
-
u. 11(b) perspektivische Ansichten sind, die jeweils eine
ausgedehnte und zusammengezogene Federvorrichtung
zeigen, wobei die Federvorrichtung von der Struktur
in Fig. 10 verwendet wird;
-
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht ist, die eine weitere
Federvorrichtung zeigt;
-
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht ist, die die Struktur
aus Fig. 10 in zusammengefaltetem Zustand zeigt;
-
Fig. 14 eine perspektivische Ansicht ist, die ein weiteres
Beispiel der Struktur der vorliegenden Erfindung in
entfaltetem Zustand zeigt;
-
Fig. 15 eine perspektivische Ansicht ist, die die Struktur
aus Fig. 14 zu dem Zeitpunkt zeigt, an dem der
Zusammenklappvorgang begonnen wird; und
-
Fig. 16 ein Diagramm ist, das die Verteilung der Steifigkeit
über die gesamte Struktur zeigt.
-
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in
den Fign. 8 bis 11 gezeigt. Diese Struktur läßt sich leichter
aus ihrem entfalteten Zustand wieder zusammenfalten. Der
grundlegende Aufbau dieser Struktur ist derselbe wie derjenige
der herkömmlichen Struktur, wie in den Fign. 1 bis 3 gezeigt,
und gleiche Teile wie diejenigen in Fign. 1 bis 3 tragen
dieselben Bezugsziffern. Die Struktur besteht aus drei Holmen 3
und einer Vielzahl von radialen Abstandshaltern, die in einem
gewissen Intervall entlang der axialen Richtung dieser Holme 3
angeordnet sind. Ein Paar diagonaler Seile ist in einem Kreuz
zwischen den beiden beieinanderliegenden Holmen und denjenigen
vordersten Enden von vier Armen zweier beieinanderliegender
radialer Abstandshalter gespannt, die mit diesen beiden
beieinanderliegenden Holmen verbunden sind.
-
Drei Führungsöffnungen 30 sind ausgebildet, die durch die
obere Platte 2 in der Nähe der darauf angeordneten Gelenke 4
verlaufen. Dieselbe Führungsöffnung 31 ist auch in der Mitte
der oberen Platte 2 ausgebildet.
-
Das obere Ende des einen der paarweisen diagonalen Seile 6a
und 6b, die zwischen dem obersten radialen Abstandshalter 5a
und der oberen Platte 2 gespannt sind, ist frei gleitbar durch
Führungsöffnung 30 geführt, wird auf der oberen Stirnfläche
der oberen Platte geführt und verläuft dann durch die
Mittelführungsöffnung 31. Die verbleibenden beiden der anderen
paarweisen diagonalen Seile sind auf ähnliche Weise in die
Mittelführungsöffnung 31 geführt. Drei diagonale Seile 6b, die so
gleitbar durch die Mittelführungsöffnung 31 verlaufen, werden
dann mit dem oberen Teil des Zugseils 7 verbunden. Obere und
untere Anschläge 32 und 33 sind an jedem der diagonalen Seile
6b befestigt und die Führungsöffnung 30 liegt sandwichartig
zwischen ihnen.
-
Wird die Struktur mit dem oben beschriebenen Aufbau entfaltet,
wie es in Fig. 8 gezeigt ist, dann erstreckt sich jeder der
Holme 3 in einer geraden Linie und jedes der diagonalen Seile
6a und 6b wird gespannt, so daß sie eine vorbestimmte Spannung
haben. Die oberen Anschläge 32 der diagonalen Seile 6b werden
in diesem Zustand gegen die Ränder der Führungsöffnungen 30
gedrückt, um die vorbestimmte Spannung an die diagonalen Seile
6b zu legen. Soll die Struktur zusammengefaltet werden, dann
wird das Zugseil 7 von der Wickelvorrichtung (nicht
dargestellt) aufgewickelt. Wird das Zugseil 7 gezogen, dann wirkt
eine Spannung auf die mit dem Zugseil 7 verbundenen diagonalen
Seile 6b. Diese diagonalen Seile 6b werden in eine Richtung
schräg zu den Holmen 3 gezogen, und wenn die Spannung von
jeder von ihnen erhöht wird, dann wird ein Drehmoment an die
obere Platte 2 gelegt, so daß diejenigen Abschnitte der Holme
3, die sich zwischen dem obersten radialen Abstandshalter 5a
und der oberen Platte 2 befinden, zu einer Wendel gebogen
werden, wie in Fig. 9 gezeigt. Wenn das Zugseil 7 und die
diagonalen Seile 6b weiter gezogen werden und die unteren
Anschläge 33 gegen die Ränder der Führungsöffnungen 30 drücken, wie
in Fig. 9 gezeigt, dann wird die obere Platte 2 aufgrund von
Spannung von dem Zugseil 7 heruntergezogen und die Holme 3
biegen sich zu einer Wendel, wie in dem herkömmlichen Fall zu
sehen ist, um die Struktur dadurch zusammenzufalten. Die
oberen Abschnitte der Holme 3 werden zum Zeitpunkt des Beginns
des Zusammenfaltvorgangs der Struktur mit Kraft zu einer
Wendel gebogen. Es ist daher nicht erforderlich, daß die Kraft
zum Ziehen des Zugseils 7 zum Zeitpunkt des Beginns des
Zusammenfaltens der Struktur groß eingestellt ist. Des weiteren
werden die Endabschnitte der Holme 3 mit Kraft gebogen und die
Struktur dann zusammengefaltet. Dies ermöglicht, daß die Holme
3 zunächst an ihren oberen Endabschnitten und dann nach und
nach an ihren unteren Abschnitten zu einer Wendel verformt
werden. Dies verhindert auch, daß die Holme 3 zuerst an ihren
Zwischenabschnitten zu einer Wendel verformt werden.
-
Die Fign. 10 bis 13 zeigen ein zweites Beispiel der Struktur
gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß diesem zweiten
Beispiel der Struktur können die Holme genau an ihren
vorbestimmten Endabschnitten aufgerichtet werden, wenn die Struktur aus
ihrem zusammengefalteten Zustand entfaltet wird. Der
grundlegende Aufbau dieser Struktur ist derselbe wie derjenige der
herkömmlichen Struktur, wie sie in Fign. 1 bis 3 gezeigt ist.
Die Struktur weist auch drei Holme 3 und eine Vielzahl
radialer Abstandshalter 5 auf, die in einem gewissen Intervall
entlang der axialen Richtung der Holme 3 angeordnet sind. Ein
Paar diagonaler Seile 6 ist in einem Kreuz zwischen zwei
beieinanderliegenden Holmen 3 und denjenigen vier vordersten
Enden der Arme der zwei beieinanderliegenden Abstandshalter 5,
die mit diesen zwei beieinanderliegenden Holmen 3 verbunden
sind, gespannt. Eines 6 der paarweisen diagonalen Seile, die
zwischen dem untersten radialen Abstandshalter 5 und der
unteren Platte 1 gespannt sind, verläuft zwischen dem Gelenk 4,
durch das der Holm 3 auf der unteren Platte 1 schwenkbar
gelagert ist, und dem vordersten Ende eines Armes des untersten
radialen Abstandshalters 5. Das andere diagonale Seil 45 ist
zwischen dem vordersten Ende eines anderen Armes des untersten
radialen Abstandshalters 5 und dem oberen Teil von Pfosten 46
gespannt. Ein jeder der Pfosten 46 wird, parallel zu den
Holmen 3, von der unteren Platte 1 aufgerichtet und ist außerhalb
einer Umfangslinie, die die Gelenke 4 auf der unteren Platte 1
verbindet, angeordnet. Eine Federvorrichtung 43 ist auf jedem
der diagonalen Seile 45 angeordnet, um ihr eine vorbestimmte
Spannung zuzufügen, und ermöglicht, daß sie frei ausdehnbar
ist.
-
Die Federvorrichtung 43 hat einen Aufbau, wie er in den Fign.
11(a) und 11(b) gezeigt ist. Die Ziffer 42 bezeichnet ein
Federelement aus Epoxyharz, verstärkt mit Glas- oder
Kohlenstoff-Fasern. Das Federelement 42 ist wie eine Stange geformt
und flexibel ausgeführt. Metallarmaturen 41a und 41b sind an
beiden Enden des Federelementes 42 befestigt. Das diagonale
Seil 45 besteht aus zwei Seilen 45a und 45b, von denen eines
frei gleitbar durch eine Metallarmatur 41a an einem Ende von
Federelement 42 durchgeführt und dann an dem anderen Ende des
Federelementes 42 befestigt ist, während das andere von beiden
frei gleitbar durch die Metallarmatur 41b am anderen Ende von
Federelement 42 durchgeführt und dann am einen Ende dieses
Federelementes 42 befestigt ist. Daher werden die Seile 45a
und 45b jeweils in umgekehrte Richtungen gezogen, aufgrund der
Elastizität von Federelement 42, und eine vorbestimmte
Spannung wird somit auf das diagonale Seil 45 aufgebracht. Wird
die Spannung des diagonalen Seils 45 groß, dann ist das
Federelement 42 gekrümmt, wie in Fig. 11(b) dargestellt, was
ermöglicht, daß das diagonale Seil 45 ausdehnbar wird.
-
Die Struktur mit dem oben beschriebenen Aufbau kann
zusammengefaltet werden, wenn die Holme 3 zu einer Wendel gebogen
werden, wie in Fig. 13 gezeigt. Befindet sich diese Struktur
im zusammengefalteten Zustand, dann ist das Federelement 42
gekrümmt, wie in Fig. 11(b) gezeigt, wobei das diagonale Seil
45 ausgedehnt bleibt. Sind die diagonalen Seile 45 auf diese
Weise ausgedehnt, dann werden die Holme 3 von ihrem einen Ende
zu ihrem anderen Ende zu einer Wendel zusammengefaltet, wie in
Fig. 13 gezeigt. Soll die Struktur aus ihrem
zusammengefalteten
Zustand entfaltet werden, dann wird durch die
Federvorrichtung 43 eine Last auf die unteren Endabschnitte der
Holme 3 in ihrer Aufrichtrichtung zugefügt, wodurch es den
Holmen 3 ermöglicht wird, sich zuerst an ihren unteren
Endabschnitten und dann immer weiter nach oben zu ihren oberen
Abschnitten in einer geraden Linie aufzurichten.
-
Fig. 12 zeigt ein weiteres Beispiel der Federvorrichtung 43.
Die Bezugsziffer 47 kennzeichnet eine Spiralfeder, die dadurch
gebildet wird, daß ein elastisches Streifenteil zu einer
Spirale geformt wird. Ein Ende dieser Spiralfeder 47 ist über
Stift 49 derart an Joch 48 befestigt, daß sie abgewickelt
werden kann, wenn an ihrem anderen Ende gezogen wird. Ein Seil
45a ist mit dem Joch 48 verbunden, während das andere Seil 45b
an dem anderen Ende der Spiralfeder 47 befestigt ist. Wird
eine Spannung auf das diagonale Seil ausgeübt, dann wird die
Spiralfeder 47 abgewickelt, was eine Dehnung des diagonalen
Seils ermöglicht.
-
Die Fign. 14 und 15 zeigen eine dritte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform soll verhindern,
daß der oberste radiale Abstandshalter übermäßig verformt wird
und soll die Holme zu ihrer Verformung zu einer Wendel an
ihren oberen Endabschnitten nur in eine vorbestimmte Richtung
drücken. Der grundlegende Aufbau dieser Ausführungsform ist
derselbe, wie der der herkömmlichen Struktur, wie sie in den
Fign. 1 bis 3 gezeigt ist.
-
Die Federvorrichtung 43 ist auf einem 6b der paarweisen
diagonalen Seile 6a und 6b angeordnet, die zwischen der oberen
Platte 2 und dem obersten radialen Abstandshalter 5 gespannt
sind, wobei das diagonale Seil 6b am stärksten unter Spannung
steht, wenn die Holme 3 an ihren oberen Endabschnitten zu
einer Wendel verformt sind. Die Federvorrichtung 43 kann von
der in Fig. 11 oder 12 gezeigten Art sein.
-
In dem Fall, in dem die Struktur aus ihrem entfalteten Zustand
wieder zusammengefaltet werden soll, wird das diagonale Seil
6b vorübergehend gespannt, während das andere 6a gelockert
wird, wenn die Holme 3 an ihren oberen Endabschnitten zu einer
Wendel verformt werden. Diese Spannungszunahme in dem
diagonalen Seil 6b wird in diesem Fall nur durch die Verformung des
obersten radialen Abstandshalters 5 absorbiert, da eines der
Enden der diagonalen Seile 6a und 6b an der oberen Platte 2
befestigt ist, die eine höhere Steifigkeit hat. Der oberste
radiale Abstandshalter 5 wird somit übermäßig verformt.
Außerdem wird die Steifigkeit an beiden Endabschnitten der Struktur
höher, wie in Fig. 16(b) gezeigt. Dies bewirkt manchmal, daß
die Holme 3 zuerst an ihren Zwischenabschnitten zu einer
Wendel verformt werden, wobei sie ihre Verformung der Reihe nach
auf ihre oberen und unteren Abschnitte übertragen, wenn die
Struktur zusammengefaltet wird. Um zu verhindern, daß der
oberste Abstandshalter durch übermäßige Last beschädigt wird,
ist es erforderlich, daß die Steifigkeit dieses radialen
Abstandshalters geringer gemacht wird als diejenige der anderen
radialen Abstandshalter.
-
Dies bewirkt jedoch eine Verringerung der Steifigkeit an
beiden Enden der Struktur, wie in Fig. 16(c) gezeigt.
-
Im Fall der in Fign. 14 und 15 gezeigten Struktur jedoch ist
die Federvorrichtung 43 auf jedem der diagonalen Seile 6b
ausgebildet. Sogar, wenn die Holme 3 an ihren oberen
Endabschnitten zu einer Wendel verformt sind, wie in Fig. 15
gezeigt, werden daher bei Zusammenfalten der Struktur die
diagonalen Seile 6b von der Federvorrichtung 43 ausreichend
gestreckt, um den Spannungsanstieg in jedem der diagonalen Seile
6b zu absorbieren. Es ist daher nicht erforderlich, daß die
Steifigkeit des obersten radialen Abstandshalters 5 niedriger
eingestellt ist als diejenige der anderen radialen
Abstandshalter. Alle radialen Abstandshalter 5 können dementsprechend
dieselbe Steifigkeit haben. Die Struktur kann in derselben
Steifigkeit durch und durch ausgeführt sein, wie in Fig. 11(a)
gezeigt.
-
Die von der in Fig. 14 und 15 gezeigten Struktur verwendete
Vorrichtung kann auf die anderen, bereits voranstehend
erwähnten Strukturen angewendet werden. Ist die Federvorrichtung 43
auf jedem der diagonalen Seile 6a angeordnet, die sich zum
Beispiel auf der oberen Seite der in den Fign. 8 und 9
gezeigten Struktur befinden, dann kann verhindert werden, daß der
oberste radiale Abstandshalter 5 bei Zusammenfalten der
Struktur übermäßig verformt wird. Zusätzlich kann die Steifigkeit
dieses obersten radialen Abstandshalters 5 so eingestellt
werden, daß sie dieselbe ist wie die der anderen radialen
Abstandshalter.