DE4032261C1 - Laser reflector mounting on satellite - incorporates system of screwed joints and securing bolts - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Befestigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-28 02 885 A1 bekannt.

Wenn relativ große Objekte mit hohen Toleranzanforderungen auf Tragkörper befestigt werden, sind paßgenaue Verbindungen notwendig. Um eine Verschiebung der Objekte zu verhindern, die durch äußere Einflüsse wie z. B. unterschiedliche Materialausdehnungen zustande kommen, wurden die Objekte bisher starr mit dem Tragkörper verbunden. Insbesondere bei Objekten wie Laser, die auf Satellitenstrukturen montiert werden, ist es wichtig, daß sich die Positionierung des Lasers gegenüber der Satellitenstruktur nicht während der Startphase des Satelliten verändert.

Aus der DE-28 02 885 A1 ist es bekannt, ein Objekt (Reflektor) an einer Tragstruktur über mehrere Befestigungselemente zu befestigen, wobei pro Befestigungselement eine Platte, die unmittelbar mit dem Objekt verbunden ist, und daran befestigter elastischer Block aus Gummi oder Kunststoff vorgesehen ist, der wiederum mit der Tragstruktur verbunden ist. Zur Verbindung des Befestigungselements bzw. des elastischen Blocks mit Bauteilen der Tragstruktur ist ein Blech vorgesehen, das mit einem Langloch versehen ist und an dem Gummiblock bzw. die Tragstruktur angeschraubt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Befestigungsvorrichtung ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszugestalten, daß Rotationsverschiebungen, die insbesondere bei Wärmeeinwirkungen auftreten, wirksam unterdrückt werden können. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung auf.

Die Erfindung besitzt insbesondere den Vorteil, daß trotz hoher Toleranzanforderungen Verformungen, hervorgerufen durch Wärmeeinflüsse, in gewissen Grenzen zugelassen werden, ohne daß sich die vorgegebene Globalpositionierung des Objekts gegenüber dem Träger verändert. Die Erfindung ist damit als Befestigungsvorrichtung von Objekten, z. B. Lasern, auf Satellitenstrukturen sehr gut geeignet. Im Gegensatz zu einer starren Verbindung werden thermische Verformungen zugelassen, jedoch nur in vorherbestimmten Richtungen, die die Globalpositionierung nicht nachteilig beeinflussen.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Befestigungsvorrichtung,

Fig. 2a einen Längsschnitt durch einen Befestigungsadapter,

Fig. 2b eine Aufsicht auf einen Befestigungsadapter,

Fig. 3 eine Platte mit Haltepunkten,

Fig. 4 einen einzelnen Haltepunkt an der Platte in vergrößerter Darstellung.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Haltepunkt der Befestigungsvorrichtung. Im Bereich eines solchen Haltepunktes weist der Träger 1 (weit schraffiert) - Satellitenstruktur - eine säulenförmige Erhebung 2 mit im wesentlichen rechteckförmigem Querschnitt auf mit einer zur Satellitenstruktur planparallelen Oberfläche. Auf diese Erhebung ist ein Befestigungsadapter 3 (eng schraffiert) aufgesetzt, der ein Mittelloch 4 (Fig. 2a und 2b) aufweist. Dieses Mittelloch 4 weist eine endseitige Erweiterung 5 auf zur Aufnahme des Schraubenkopfes des als Verankerungsschraube ausgebildeten Verbindungsmittels 6. Im Träger 1 ist ein Gewindeloch 7 vorgesehen, damit durch Einschrauben der Verankerungsschraube 6 der Befestigungsadapter 3 starr mit dem Träger 1 verbunden werden kann. Achssymmetrisch zum Mittelloch 4 sind im Befestigungsadapter 3 zwei Gewindelöcher 8 und 9 vorgesehen, damit das Objekt 10 bzw. eine an dieses angeformte oder mit diesem verbundene Platte 11 über Paßverbindungen mit dem Befestigungsadapter 3 verbunden werden kann. Für diese Paßverbindungen ist in der Platte 11 jeweils ein Langlochpaar 12, 13 vorgesehen, das symmetrisch zu einer Zentralbohrung 14 angeordnet ist. In Fig. 3 ist die Platte 11 mit sechs Haltepunkten HP1 bis HP6 dargestellt. Wie aus dieser Figur ersichtlich, sind die Haltepunkte im äußeren Randbereich der Platte 11 angeordnet. Die Langlöcher 12, 13 eines Langlochpaares sind exakt parallel zueinander ausgerichtet und weisen für jeden Haltepunkt exakt vorgegebene Richtungen bezüglich der Platte 11 auf. Diese Richtungen sind in den Detailzeichnungen A bis C durch Pfeile dargestellt. Die Richtungen sind so vorgegeben, daß bei thermischen Verformungen des Objekts und/oder seine Haltemittel keine rotatorische Verschiebung des Objekts gegenüber dem Träger 1 eintreten kann. Zu jedem Langlochpaar 12, 13 ist in einem Befestigungsadapter 3 ein Gewindelochpaar 8, 9 vorgesehen, damit eine Paßverbindung zwischen der Platte 11 und den Befestigungsadaptern 3 über Halteschrauben 17, 15 herstellbar ist. Die Langlochpaare 12, 13 sowie die Gewindelochpaare 8, 9 sind jeweils eng zueinander toleriert, damit sich thermische Verformungen tatsächlich nur in den vorgegebenen Richtungen ausgleichen können. Ein durch thermische Ausdehnung entstehendes Moment wird so in vorgegebene Komponentenrichtungen entlang eines Langlochschlitzes, in Fig. 3 z. B. die Komponenten X_AE und Y_AE zerlegt. Um das Objekt 10 bzw. die Platte 11 vom Träger 1 bzw. einem Befestigungsadapter 3 thermisch zu isolieren, werden zwischen den Köpfen der Halteschrauben 17, 15, über die die Platte 11 an den Befestigungsadaptern 3 befestigt wird, und der Platte 11 einerseits und der Platte 11 und den Befestigungsadaptern 3 andererseits wärmeisolierende Scheiben 16 (in Fig. 1 kreuzschraffiert) eingebracht. Diese Scheiben 16 verhindern die Wärmeleitung zwischen Objekt 10 bzw. Platte 11 und Satellitenstruktur 1. Die Scheiben 16 können aus einem insbesondere unter Weltraumbedingungen beständigen Glasfaser- und/oder Kohlenstoffaser-(GFK-)Verbundstoff bestehen. Geeignet für diesen Zweck ist z. B. Aramid. Die Befestigungsadapter 3 bestehen vorzugsweise aus Titan oder einer Titanlegierung wie die Satellitenstrukturen.

Die Zentralbohrungen 14 sind so groß gewählt, daß die Schraubenköpfe der Verankerungsschrauben 6 bei der Montage vollständig hindurchgesteckt werden können und so kein Wärmekontakt zwischen Platte 11 und Befestigungsadaptern 3 zustande kommen kann.

Claims (7)

1. Befestigungsvorrichtung zwischen einem Träger (1) und einem Objekt (10) unter Verwendung von Schraubverbindungen mit Langlöchern (12, 13) bestehend aus mehreren Befestigungsadaptern (3), die über Verbindungsmittel (6) starr mit dem Träger (1) verbindbar sind, wobei die Befestigungsadapter (3) über Verbindungen (8, 9, 12, 13, 17, 15) wärmeisoliert mit dem Objekt (10) unmittelbar oder mittelbar verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß pro Befestigungspunkt eng tolerierte Paßverbindungen (8, 9, 12, 13, 17, 15) mit jeweils zwei Langlöchern (12, 13) in einer Platte (11), die an das Objekt (10) angeformt ist oder mit diesem verbunden ist, vorgesehen sind, daß zu diesen Langlöchern (12, 13) entsprechende Gewindelöcher (8, 9) für Halteschrauben (17, 15) in den Befestigungsadaptern (3) vorgesehen sind und daß die Langlöcher (12, 13) bezüglich ihrer Längsausdehnung jeweils parallel zueinander ausgerichtet sind.

2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Langlöcher (12, 13) jeweils achssymmetrisch zu einer Zentralbohrung (14) in der Platte (11) angeordnet sind.

3. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsadapter (3) an der Ober- und Unterseite planparallele Flächen und jeweils ein durchgehendes Mittelloch (4) mit einer endseitigen Erweiterung (5) zur Aufnahme eines Schraubenkopfes aufweisen und daß in dem Träger (1) entsprechende Gewindelöcher (7) vorgesehen sind, um durch Verankerungsschrauben (6), die jeweils durch die Zentralbohrungen (14) in der Platte (11) steckbar sind, die Befestigungsadapter (3) starr mit dem Träger (1) zu verbinden.

4. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen den Köpfen der Halteschrauben (14, 15) und der Platte (11) einerseits und der Platte (11) und den Befestigungsadaptern (3) andererseits wärmeisolierende Scheiben (16) angeordnet sind.

5. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeisolierenden Scheiben (16) aus einem insbesondere unter Weltraumbedingungen beständigen Glasfaser-Verbundstoff bestehen.

6. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeisolierenden Scheiben (16) aus einem insbesondere unter Weltraumbedingungen beständigen Kohlenstoffaser-Verbundstoff bestehen.

7. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsadapter (3) aus Titan oder einer Titanlegierung bestehen.