AT507213A4

AT507213A4 - DRIVE DEVICE FOR ADJUSTING ORIENTED COMPONENTS OF A SPACE VEHICLE

Info

Publication number: AT507213A4
Application number: AT0136908A
Authority: AT
Original assignee: Austrian Aerospace Gmbh
Priority date: 2008-09-03
Filing date: 2008-09-03
Publication date: 2010-03-15
Also published as: AT507213B1; WO2010025486A1

Description

·· ···· ···· ««····· * * • ·· * · #··♦··· · • · · · ··· · · · · ···· · · · ·· ·· ·· ·· ·· ·· · · - 1-·····································································································. ·· ·· ·· ·· ·· ·· · · - 1-

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung zum Verstellen von zu orientierenden Bauteilen eines Raumfahrzeugs, wie z.B. Triebwerken, Antennen oder Solarpaneelen eines Satelliten.The invention relates to a drive device for adjusting components of a spacecraft to be oriented, such as e.g. Engines, antennas or solar panels of a satellite.

Zur Fortbewegung von Raumfahrzeugen im Weltraum werden chemische oder elektrochemische Triebwerke eingesetzt. Auch zur Korrektur von Fehlstellungen eines Satelliten ist es bekannt, am Satelliten eine Reihe von Triebwerken anzuordnen. Die chemischen Triebwerke bekannter Bauart werden in der Regel pulsierend betrieben, um auf diese Weise Fehlstellungen zu korrigieren. Wesentlich für die Korrektur von Fehlstellungen und für die Fortbewegung von Raumfahrzeugen im Weltraum ist es, dass unerwünschte Bewegungen, insbesondere unerwünschte Rotationsbewegungen, während des Betriebs oder in Folge des Betriebs des Triebwerkes mit Sicherheit verhindert werden. Die Triebwerke müssen daher in exakter Weise ausgerichtet werden, wobei die Triebwerkskräfte mit dem sich im Betrieb veränderlichen Schwerpunkt des Satelliten in fluchtende Relation gebracht werden müssen. Da die Schwerpunktsläge selbst sich beispielsweise durch Verbrauch von Treibstoff verändert und umgekehrt auch die Triebwerke in ihrer axialen Ausrichtung, bedingt durch äußere Einflüsse und durch Verschleiß der Triebwerke, Änderungen unterworfen sind, muss die relative Lage der durch Betätigung des Triebwerkes wirksamen Kräfte in Relation zum sich ändernden Schwerpunkt aufgrund von resultierenden Bewegungen des Satelliten immer wieder erfasst werden, um auf diese Weise weitere Korrekturmaßnahmen zu setzen. Wesentlich für derartige Korrekturen ist aber eine einfache, betriebssichere und leichte Antriebseinrichtung, mit welcher die gewünschten Korrekturen durch Ausrichtung von Triebwerken vorgenommen werden können.For the movement of spacecraft in space chemical or electrochemical engines are used. Also for the correction of misalignments of a satellite, it is known to arrange at the satellite a number of engines. The chemical engines of known type are usually operated pulsating, in order to correct misalignments in this way. Essential for the correction of misalignments and for the movement of spacecraft in space is that unwanted movements, in particular unwanted rotational movements, during operation or as a result of the operation of the engine are prevented with certainty. The engines must therefore be aligned in an exact manner, with the engine forces must be brought into alignment with the variable in operation focus of the satellite. Since the center of gravity itself changes, for example due to consumption of fuel and vice versa, the engines in their axial orientation, due to external influences and wear of the engines, are subject to changes, the relative position of the forces acting through actuation of the engine in relation to itself changing center of gravity due to resulting movements of the satellite are repeatedly recorded in order to set in this way further corrective action. However, essential for such corrections is a simple, reliable and easy drive device, with which the desired corrections can be made by alignment of engines.

Neben Triebwerken sind auch andere Bauteile, wie beispielsweise Antennen oder Solarpaneele, im Bedarfsfälle zu orientieren, wobei auch hier ein kompakter, einfach bauender und möglichst störungsunempfindlicher Antrieb auch zur Bewegung größerer Einrichtungen gefordert wird. • · • · -2-In addition to engines, other components such as antennas or solar panels, if necessary, to orientate, with a compact, easy-build and disturbance as possible drive is also required to move larger facilities here. • · • · -2-

Stelleinrichtungen für Triebwerke, Antennen oder Solarpaneele haben auch die Aufgabe diese Bauteile mit dem Raumfahrzeug mechanisch zu verbinden, und zwar mit einer solchen Steifigkeit, dass die Startlasten eines Raketenstarts ertragen werden und Störmomente im Betrieb sich nicht auf die Präzision der Ausrichtung auswirken.Actuators for engines, antennas or solar panels also have the task of mechanically connecting these components with the spacecraft, with such rigidity that the launch loads of a rocket launcher are endured and disturbances in operation do not affect the precision of the alignment.

Stelleinrichtungen für Triebwerke und dgl. der eingangs genannten Art sind in verschiedenen Ausbildungen bereits bekannt geworden.Control devices for engines and the like. Of the aforementioned type have already become known in various embodiments.

Vier-Gelenks-BogenFour joint-arm

Die Triebwerksplatte ist einseitig über ein Kugelgelenk mit dem Raumfahrzeug verbunden. Auf der gegenüberliegenden Seite ist die Triebwerksplatte als Teil eines Vier-Gelenks-Bogens mit dem Raumfahrzeug verbunden, wobei die beiden raumfahrzeugseitigen Anlenkpunkte einachsig verschieblich am Raumfahrzeug angeordnet sind.The engine plate is connected on one side via a ball joint with the spacecraft. On the opposite side, the engine plate is connected to the spacecraft as part of a four-jointed arch, wherein the two spacecraft-side articulation points are arranged uniaxially displaceable on the spacecraft.

Kardanische AufhängungCardanic suspension

Die Triebwerksplatte ist um zwei nicht-parallele Achsen kardanisch drehbar aufgehängt. Die rotatorischen Achsen werden motorisch gestellt, sodass die Wirkrichtung des Kraftvektors des Triebwerks eingestellt werden kann. Bei dieser Art der Stelleinrichtung werden alternativ zu rotatorischen Antrieben auch mindestens zwei Linearantriebe verwendet, die dann zwischen Raumfahrzeug und Triebwerksplatte angeordnet sind. Solche Stelleinrichtungen finden bei Trägerraketen Verwendung.The engine plate is suspended gimbal-like about two non-parallel axes. The rotational axes are motorized, so that the effective direction of the force vector of the engine can be adjusted. In this type of adjusting device, at least two linear drives are used as an alternative to rotary drives, which are then arranged between the spacecraft and the engine plate. Such actuators are used in launch vehicles.

HexapodHexapod

Drei Punkte der Triebwerksplatte sind mit drei Punkten am Raumfahrzeug kreuzweise gelenkig verbunden, wobei einige, oder alle dieser Verbindungsstreben mit Linearaktuatoren verstellbarer Länge ausgeführt sind. Werden alle sechs Verbindungen durch Linearaktuatoren realisiert, kann die Triebwerksplatte in sechs Freiheitsgraden bewegt werden.Three points of the engine plate are hingedly connected to three points on the spacecraft, with some or all of these connecting struts being made with linear actuators of adjustable length. If all six connections are realized by linear actuators, the engine plate can be moved in six degrees of freedom.

Parallelogrammführung Für eine vornehmlich translatorische Verstellung der Triebwerksplatte werden als Parallelogramm oder Trapez ausgeführte Vier-Gelenks-Bögen verwendet, wobei die winkellage zwischen zwei Elementen dieser Vier-Gelenks-Bögen einstellbar ausgeführt ist. Eine Anordnung von zwei derartigen Einrichtungen erlaubt eine translatorische Einrichtung der Triebwerke in zwei Richtungen.Parallelogram guide For a predominantly translational adjustment of the engine plate, four-jointed arcs in the form of a parallelogram or a trapezium are used, whereby the angular position between two elements of these four-jointed arches is designed to be adjustable. An arrangement of two such devices allows a translation of the engines in two directions.

Kreuztischcross table

Die Triebwerksplatte baut auf zwei, durch Linearantriebe aktuierte, Verstelltische auf. Die Verstelltische sind übereinander angeordnet, wobei deren Translationsachsen im rechten Winkel zueinander stehen, wodurch eine lineare Verschiebung der Triebwerksplatte in zwei Achsen ermöglicht wird. Die Abstützung der Triebwerksplatte auf dem oberen Verstelltisch und die Abstützung des oberen Verstelltisches auf dem unteren Verstelltisch erfolgen über Linearführungen, welche beiderseits des mittig am Verstelltisch angeordneten Linearantriebes vorgesehen sind.The engine plate is based on two adjusting actuators actuated by linear drives. The Verstellische are arranged one above the other, with their translation axes are at right angles to each other, whereby a linear displacement of the engine plate in two axes is made possible. The support of the engine plate on the upper adjustment table and the support of the upper adjustment table on the lower adjustment table via linear guides, which are provided on both sides of the centrally arranged on the adjustment linear actuator.

Generell werden an Triebwerkstelleinrichtungen für Raumfahrzeuge folgende Anforderungen gestellt.Generally, the following requirements are placed on engine control equipment for spacecraft.

Die Stelleinrichtungen sollen eine lineare Verstellung der Triebwerke in zwei Richtungen einer Ebene und eine Verdrehung der Triebwerksplatte ermöglichen. Weiters soll die Triebwerksstelleinrichtung während des Startvorganges eine sichere und stabile Verbindung der Triebwerke mit dem Raumahrzeug sicherstellen. Während des Starts, bei dem keine Verstellung der Triebwerke erforderlich ist, sollen die Startlasten übertragen werden können. Zu diesem Zweck ist meist die Verwendung einer gesonderten Haltevorrichtung, eines sogenannten "Hold Down and Release Mechanismus", vorgesehen, der die Triebwerke relativ zum Raumfahrzeug in einer vorgegebenen Position hält und abstützt und die Stelleinrichtungen dadurch von den beim Start auftretenden Kräften entkoppelt bzw. entlastet. Die Steifigkeit während des Starts soll beispielsweise zu einer Eigenfrequenz der Triebwerksstelleinrichtung, inklusive der Triebwerke, im Bereich von 70 Hertz führen.The actuators are to allow a linear adjustment of the engines in two directions of a plane and a rotation of the engine plate. Furthermore, the engine control unit should ensure a safe and stable connection of the engines with the spacecraft during the starting process. During launch, where no adjustment of the engines is required, the launch loads should be transferred. For this purpose, the use of a separate holding device, a so-called "hold down and release mechanism", is usually provided, which holds and supports the engines relative to the spacecraft in a predetermined position and thereby decouples the actuators from the forces occurring at startup. relieved. For example, the stiffness during launch should result in a natural frequency of the engine control facility, including the engines, in the range of 70 hertz.

Nach dem Start und vor der Aktivierung der Triebwerkstelleinrichtung soll ebenfalls eine ausreichend hohe Steifigkeit vorhanden sein, um Störkräfte und Störmomente aus Isolation, Verrohrung und elektrischen Leitungen überwinden zu können und um Resonanzphänomene zu unterbinden. Die Eigenfre-guenz im Betriebszustand der Triebwerke soll beispielsweise über 3 Hertz betragen.After starting and before the activation of the engine control device should also be sufficiently high rigidity to overcome disturbing forces and disturbances of insulation, piping and electrical lines and to suppress resonance phenomena. The Eigenfre guenzenz in the operating condition of the engines should be, for example, about 3 hertz.

Weiters ist es vorteilhaft, wenn der Aufbau der Triebwerkstelleinrichtung eine Distanzierung der Triebwerke von der Stelleinrichtung ermöglicht, um in diesem Zwischenraum die Anbringungen einer thermischen Isolation, wie z.B. Strahlungsschilde, Mehrlagenisolation oder thermische Barrieren, vorsehen zu können.Furthermore, it is advantageous if the structure of the engine control device enables the engines to be distanced from the control device in order to prevent in this gap the attachments of a thermal insulation, such as e.g. Radiation shields, multilayer insulation or thermal barriers to provide.

Die Triebwerkstelleinrichtung soll weiters mit einer Mindestanzahl an Aktuatoren auskommen, um eine hohe Zuverlässigkeit der Triebwerkstelleinrichtung zu erzielen. Außerdem ist eine geringe Masse der Triebwerkstelleinrichtung erstrebenswert.The engine control device should continue to manage with a minimum number of actuators in order to achieve a high reliability of the engine control device. In addition, a low mass of the engine control device is desirable.

Kein Teil der Triebwerkstelleinrichtung soll sich oberhalb der Triebwerksplatte befinden, sodass die Triebwerke ihre Abwärme frei abstrahlen können.No part of the engine control unit should be located above the engine plate, so that the engines can radiate their waste heat freely.

Die Triebwerkstelleinrichtung soll radial so gering wie möglich über die geometrischen Abmaße der Triebwerksplatte hinausragen, um den erforderlichen Freiraum für die Verstellbewegungen zu gewährleisten.The engine control device should protrude radially as low as possible beyond the geometric dimensions of the engine plate in order to ensure the necessary freedom for the adjustment movements.

Die Ausführung und Übersetzung der Stellantriebe soll eine spielfreie Betätigung der Triebwerksverstellung ermöglichen.The design and translation of the actuators should allow a backlash-free operation of the engine adjustment.

Die Triebwerkstelleinrichtung soll aus Standardkomponenten bestehen. Dadurch wird nicht nur der Entwicklungsaufwand für die Triebwerkstelleinrichtung reduziert. Die Anwendung von Komponenten, für die es bereits Erfahrungswerte im Betrieb im Weltall gibt, reduziert auch das Risiko, das mit der Neuentwicklung solcher Einheiten einhergeht.The engine control unit should consist of standard components. This not only reduces the development effort for the engine control facility. The application of components for which there are already experience in space operations, also reduces the risk associated with the new development of such units.

Die Triebwerkstelleinrichtung soll aus Materialen gebaut werden können, die standardmäßig im Raumfahrtbereich eingesetzt werden und die ein günstiges Ausgasverhalten besitzen.The engine control unit should be made of materials that are used by default in the space sector and have a favorable outgassing behavior.

Zusätzlich zu der Aufgabe der translatorischen Verstellung der Triebwerksachsen in der Ebene und der Rotation der Triebwerke um die Kraftvektorachse, kann eine Ausklappung der • t ·· «· ·· ···· ···· «······ · · • t * ·· · · ·· ··· · • * · · ··· * « · · ···· ··· · · ·· ·· ·· · · ·· · · - 5 -In addition to the task of translational adjustment of the engine axes in the plane and the rotation of the engines about the force vector axis, an unfolding of the • t ·· «· ·· ···· ···· · ······ · · • t * ··· ·············

Einzeltriebwerke um eine Achse normal zum Kraftvektor gefordert sein.Single engines may be required around an axis normal to the force vector.

Kommt zur Erzielung einer ausreichenden Start-Steifigkeit wie oben erwähnt eine Haltevorrichtung ("Hold Down and Release Mechanismus) zum Einsatz, so soll der Lastpfad direkt von den Triebwerken zum Raumfahrzeug geleitet werden und nicht über die Aktuatoren, sodass die Aktuatoren nicht den Inertiallasten der Triebwerke während des Starts ausgesetzt sind.If a hold down and release mechanism is used to provide sufficient starting stiffness, as mentioned above, then the load path should be routed directly from the engines to the spacecraft and not via the actuators so that the actuators do not pass the inertial loads Engines are exposed during takeoff.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Antriebseinrichtung zum Verstellen von zu orientierenden Bauteilen eines Raumfahrzeugs, insbesondere von Treibwerken eines Satelliten, dahingehend zu verbessern, dass möglichst vielen der oben erwähnten Anforderungen entsprochen wird, wobei gleichzeitig eine kompakte und einfache Bauweise erreicht werden soll.The invention now aims to improve a drive device for adjusting components of a spacecraft to be oriented, in particular of a satellite, to the effect that as many of the above-mentioned requirements are met, at the same time a compact and simple design is to be achieved.

Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich die Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch aus, dass der Verstellantrieb wenigstens zwei, vorzugsweise drei hintereinander angeordnete Rotationsantriebseinrichtungen aufweist, die derart miteinander verbunden sind, dass jeweils ein von einer der Rotationsantriebseinrichtungen rotierend angetriebener Lenker mit der nächstfolgenden Rotationsantriebseinrichtung verbunden ist und die Rotationsachsen zweier aufeinander folgender Rotationsantriebseinrichtungen jeweils parallel und in Abstand voneinander verlaufen. Im Falle von Triebwerken verlaufen die Rotationsachsen bevorzugt parallel zum Kraftvektor der Triebwerke.To solve this problem, the drive device of the type mentioned in the present invention is characterized in that the adjustment comprises at least two, preferably three successively arranged rotary drive means which are interconnected such that each one of one of the rotary drive means rotatably driven handlebar connected to the next rotational drive means is and the axes of rotation of two successive rotary drive means each parallel and spaced from each other. In the case of engines, the axes of rotation are preferably parallel to the force vector of the engines.

Dadurch, dass der Verstellantrieb wenigstens zwei, vorzugsweise drei Rotationsantriebseinrichtungen, die vorzugsweise als Elektromotoren bzw. Stellmotoren ausgebildet sein können, umfasst, kann auf die Verwendung von Linearantrieben vollständig verzichtet werden. Rotationsantriebseinrichtungen sind typischerweise einfacher in der Ausführung, beanspruchen weniger Bauraum, weniger Masse und verfügen über eine höhere Zuverlässigkeit als lineare Aktuatoren. Die erfindungsgemäße Ausbildung benötigt außerdem keine Kugelgelenke zur Einrichtung der Triebwerke und kommt ohne zusätzliche Umlenkhebel, Spannteile oder Seilzüge aus. Die translatorischen Freiheits- • · ···· ···· • · · f · • · · ··· ··· · • ··· · · · · • · · · · · • · ·· ··· · - 6-grade werden dabei auf rotatorische Freiheitsgrade zurückgeführt, indem jeweils ein von einer der Rotationsantriebseinrichtungen rotierend angetriebener Lenker mit der nächstfolgenden Rotationsantriebseinrichtung verbunden ist. Die einzelnen Lenker können beispielsweise als Exzenterplatten ausgebildet sein. Mit zwei der jeweils mit einem Lenker versehenen Rotationsantriebseinrichtungen, gelingt bereits in Abhängigkeit vom jeweiligen Drehwinkel der beiden Rotationsantriebsvorrichtungen eine Verstellung des zu orientierenden Bauteils in der normal auf die Rotationsachsen verlaufenden Ebene. Das Anordnen einer dritten Rotationsantriebseinrichtung in Serie mit den anderen Rotationsantriebseinrichtungen führt zusätzlich zur Möglichkeit, den zu orientierenden Bauteil um die Achse der dritten Rotationsantriebseinrichtung zu drehen. Insgesamt können mit lediglich drei Rotationsantriebseinrichtungen drei Freiheitsgrade ermöglicht werden (Verschieben in zwei Richtungen und Verdrehen um die Rotorachse). Auf Grund der geringen Anzahl an Rotationsantriebseinrichtungen kann die Fehleranfälligkeit im Vergleich zu herkömmlichen Verstellantrieben wesentlich gesenkt werden.Due to the fact that the adjusting drive comprises at least two, preferably three rotary drive devices, which may preferably be designed as electric motors or servomotors, the use of linear drives can be completely dispensed with. Rotary drive devices are typically simpler in design, require less space, less mass, and have higher reliability than linear actuators. The training of the invention also requires no ball joints to set up the engines and comes without additional lever, clamping parts or cables. The translatory freedom • • · ········ •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 6-grade are in this case attributed to rotational degrees of freedom, in that one of each of the rotary drive devices rotatably driven link is connected to the next rotational drive device. The individual links can be designed, for example, as eccentric plates. With two of each provided with a handlebar rotary drive devices succeeds already in dependence on the respective angle of rotation of the two rotary drive devices, an adjustment of the component to be oriented in the normal to the axes of rotation plane. The provision of a third rotary drive device in series with the other rotary drive devices additionally leads to the possibility of rotating the component to be oriented about the axis of the third rotary drive device. Overall, with only three rotary drive devices, three degrees of freedom can be made possible (displacement in two directions and rotation about the rotor axis). Due to the small number of rotary drive devices, the error rate can be significantly reduced compared to conventional variable speed drives.

Dabei ist die Ausbildung mit Vorteil derart weitergebildet, dass die erste der hintereinander angeordneten Rotationsantriebseinrichtungen mit dem Raumfahrzeug starr verbunden ist und die letzte der hintereinander angeordneten Rotationsantriebseinrichtungen den zu orientierenden Bauteil trägt.The training is advantageously further developed such that the first of the successively arranged rotary drive means is rigidly connected to the spacecraft and the last of the successively arranged rotary drive means carries the component to be oriented.

Dadurch, dass die Rotationsachsen der Rotationsantriebseinrichtungen parallel zueinander verlaufen, ergibt sich eine kompakte Ausbildung, bei welcher der Antrieb unterhalb der Triebwerksebene untergebracht werden kann, wobei der Antrieb die Abmaße der Triebwerksplatte gar nicht oder nur geringfügig in lateraler Richtung überschreitet. Dadurch, dass der Antrieb unterhalb der Triebwerksebene untergebracht werden kann, besteht die Möglichkeit, eine ausreichende Beabstandung zwischen dem Triebwerk und dem Verstellantrieb zu erreichen, wobei der dadurch entstehende freie Bauraum beispielsweise für eine thermische Isolation gegen Wärmestrahlung und Wärmeleitung genützt werden kann. Der zu orientierende Bauteil kann hierbei ·· ···· ···· **····· · · • · · · · * ··« Ml · • « · · ·♦· · · · · ···· ··· · · ·· ·# ·· ·· ··· · - 7 - bevorzugt an einer Stellplatte des Verstellantriebs festgelegt oder mit dieser verbunden sein.Characterized in that the axes of rotation of the rotary drive devices are parallel to each other, results in a compact design in which the drive can be accommodated below the engine level, the drive does not exceed the dimensions of the engine plate or only slightly in the lateral direction. Characterized in that the drive can be accommodated below the engine level, it is possible to achieve a sufficient spacing between the engine and the adjustment, wherein the resulting free space can be used, for example, for thermal insulation against heat radiation and heat conduction. The component to be oriented can hereby be: ·····························································································. ···································································································································· - preferably - be fixed to or connected to a positioning plate of the adjusting drive.

Eine derartige den zu orientierenden Bauteil tragende Stellplatte kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung auch um eine zur Rotationsachse der Rotationsantriebseinrichtungen orthogonale Achse schwenkbar gelagert sein, um eine Ausrichtung des zu orientierenden Bauteils bzw. Triebwerks zu ermöglichen. Mit Vorteil ist dabei das Gelenk für die schwenkbare Festlegung der Stellplatte mit Hilfe von Federarmen an einem mit dem letzten der hintereinander angeordneten Rotationsantriebseinrichtungen verbundenen Rotor festgelegt. Auf Grund der Federarme erfolgt eine selbsttätige Ausschwenkung des Triebwerks in eine vorgegebene Position, sobald die Stellplatte aus der ggf. für den Startvorgang des Raumfahrzeugs fixierten Lage freigegeben wird.According to a preferred refinement, such an adjusting plate carrying the component to be oriented can also be mounted so as to be pivotable about an axis orthogonal to the axis of rotation of the rotary drive means, in order to enable alignment of the component or engine to be oriented. Advantageously, the joint for the pivotal fixing of the adjusting plate by means of spring arms is fixed to a connected to the last of the successively arranged rotary drive means rotor. Due to the spring arms, an automatic pivoting of the engine takes place in a predetermined position as soon as the control plate is released from the possibly fixed for the launching process of the spacecraft location.

Beim Start eines Raumfahrzeugs treten sehr hohe Kräfte auf, die, wenn sie auf den Verstellantrieb bzw. dessen Bauteile wirken würden, zu einer Beschädigung desselben führen würden. Um die Übertragung der Startlasten auf verstellbare Teile eines Raumfahrzeugs zu verhindern, sind gesonderte Halteeinrichtungen bekannt geworden, mit welchen die relativ zueinander verstellbaren Bauteile in einer vorgegebenen Position zueinander starr gehalten und fixiert werden können. Die erfindungsgemäße Ausbildung ist in diesem Zusammenhang derart weitergebildet, dass ein raumfahrzeugfester Bauteil und ein mit dem zu orientierenden Bauteil starr verbundener Teil, insbesondere die Stellplatte, Anschlüsse für eine Haltevorrichtung zum lösbaren Fixieren der genannten Bauteile in einer miteinander fluchtenden Position aufweist. Die Haltevorrichtung kann die die Anschlüsse aufweisenden Bauteile umgreifend ausgebildet sein. Derartige Haltevorrichtungen werden auch als "hold-down and release mechanism" bezeichnet und sind beispielsweise in der EP 1 255 675 Bl beschrieben.When launching a spacecraft very high forces occur, which, if they act on the adjustment or its components, would lead to the same damage. In order to prevent the transmission of the take-off loads on adjustable parts of a spacecraft, separate holding devices have become known, with which the relatively adjustable components can be held rigidly fixed to each other in a predetermined position and fixed. The training according to the invention is further developed in this connection such that a space-vehicle-resistant component and a part rigidly connected to the component to be oriented, in particular the actuator plate, have connections for a holding device for detachably fixing said components in a mutually aligned position. The holding device may be designed to encompass the components having the connections. Such retainers are also referred to as " hold-down and release mechanism " and are described for example in EP 1 255 675 Bl.

Eine besonders bevorzugte Ausbildung ergibt sich, wenn die die Anschlüsse aufweisenden Teile ein Gehäuse für die Rotationsantriebseinrichtungen bilden.A particularly preferred embodiment results when the connections having the parts form a housing for the rotary drive devices.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig.l eine erste Ausbildung der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung, bei der zwei Triebwerke mit parallelen Kraftvektoren angeordnet sind, und Fig.2 eine abgewandelte Ausbildung, bei welcher zwei Triebwerke um eine zusätzliche Achse orthogonal zur Kraftvektorrichtung des Triebwerks klappbar angebracht sind.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing. 1 shows a first embodiment of the drive device according to the invention, in which two thrusters with parallel force vectors are arranged, and FIG. 2 shows a modified embodiment in which two thrusters are foldably mounted about an additional axis orthogonal to the force vector direction of the engine.

In Fig.l ist ein raumfahrzeugfester Bauteil, insbesondere ein Raumfahrzeugflansch, mit 1 bezeichnet. Auf dem Raumfahrzeugflansch 1 ist eine erste Rotationsantriebseinrichtung 2 montiert, mit deren rotierend antreibbaren Teil drehfest ein Lenker 3 verbunden ist. Der Lenker 3 trägt eine zur Rotations-antreibseinrichtung 2 exzentrisch angeordnete Rotationsantriebseinrichtung 4, wobei die Rotationsachse der Rotationsantriebseinrichtung 4 parallel und in Abstand zur Rotationsantriebseinrichtung 2 verläuft, über einen weiteren Lenker 3 ist die triebwerksnahe Rotationsantriebseinrichtung 5, ebenfalls drehachsenparallel und mit definiertem Achsabstand versehen, angebracht. Die triebwerksnahe Rotationsantriebseinrichtung 5 ist mit einer Stellplatte 6 verbunden, die an eine Triebwerksplatte 8 thermisch schlecht leitend angebunden ist. Die Triebwerksplatte 8 trägt ein Triebwerk 9. Weiters sind Anschlüsse 7 für eine Haltevorrichtung ("Hold Down and Release Mechanismus") vorgesehen, die an einem raumfahrzeugfesten Teil 12 und einem Gegenstück 13 ausgebildet sind, das mit der Stellplatte 6 verbunden ist.In Fig.l a spacecraft-resistant component, in particular a spacecraft flange, designated 1. On the spacecraft flange 1, a first rotary drive device 2 is mounted, with the rotatably driven part rotatably a handlebar 3 is connected. The handlebar 3 carries a rotational drive means 2 eccentrically arranged rotary drive means 4, wherein the axis of rotation of the rotary drive means 4 parallel and spaced from the rotary drive means 2, via a further link 3, the engine-near rotary drive means 5, also provided parallel to the rotation axis and with a defined center distance attached , The engine-near rotary drive device 5 is connected to a control plate 6, which is connected to a power plate 8 thermally poorly conductive. The engine plate 8 carries an engine 9. Further, terminals 7 for a holding device ("hold down and release mechanism") are provided, which are formed on a spacecraft fixed part 12 and a counterpart 13, which is connected to the adjusting plate 6.

Die translatorische Einstellung des Kraftvektors in der Ebene rechtwinklig zur Drehachse der Rotationsantriebseinrichtungen 2, 4 und 5, d.h. eine Parallelführung der Stellplatte 6 normal zur Aktuatorachse und der Triebwerksplatte 8 relativ zum Raumfahrzeug, ergibt sich aus den Winkelstellungen der beiden Rotationsantriebseinrichtungen 2 und 4. Mit der Rotationsantriebseinrichtung 5 ist die rotatorische Lage der Stellplatte 6 und der Triebwerksplatte 8 einstellbar. Dabei ist der Abstand der Rotationsachsen zweier aufeinander folgender Rotationsantriebseinrichtungen jeweils gleich gewählt, sodass dieThe translational adjustment of the force vector in the plane perpendicular to the rotation axis of the rotary drive devices 2, 4 and 5, i. a parallel guide of the adjusting plate 6 normal to the actuator axis and the engine plate 8 relative to the spacecraft, resulting from the angular positions of the two rotary drive means 2 and 4. With the rotary drive means 5, the rotational position of the adjusting plate 6 and the engine plate 8 is adjustable. In this case, the distance of the axes of rotation of two successive rotary drive means is chosen to be the same, so that the

Rotationsachse der Rotationsantriebseinrichtung 2 in der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsposition mit der Achse der Rotationsantriebseinrichtung 5 fluchtet.Rotation axis of the rotary drive device 2 in the initial position shown in Fig. 1 with the axis of the rotary drive device 5 is aligned.

In einer weiteren Ausführung (Fig.2) ist die triebwerksnahe Rotationsantriebseinrichtung 5 über Federarme 11 und ein Gelenke 14 mit einer Stellplatte 6a verbunden, sodass die Triebwerksplatten 8 geklappt werden können. Die Federarme 11 durchsetzten hierbei eine Ausnehmung der Stellplatte 6a, sodass die Stellplatte 6a in Richtung des Pfeils 15 von dem an der triebwerksnahen Rotationsantriebseinrichtung 5 fest angebrachten Rotor 10 weggeklappt werden kann. Bei dieser Ausführung ist der Anschluss für den "Hold Down and Release Mechanismus" 7 ebenfalls zwischen den mit der Triebwerksplatte 8 verbundenen Teilen 13 und einer raumfahrzeugfesten Struktur 12 ausgeführt, sodass der Lastpfad der Startlasten direkt vom Raumfahrzeug zu den Triebwerksplatten 8 verläuft und die Aktuatoren und die Gelenke nicht die Inertiallasten der Triebwerke 9 während des Starts übertragen müssen.In a further embodiment (FIG. 2), the engine-near rotary drive device 5 is connected via spring arms 11 and a joint 14 to a positioning plate 6a, so that the engine plates 8 can be folded. The spring arms 11 in this case penetrated a recess of the adjusting plate 6a, so that the adjusting plate 6a can be folded away in the direction of the arrow 15 from the rotor 10 fixedly attached to the engine-driven rotary drive device 5. In this embodiment, the port is for the " hold down and release mechanism " 7 also between the engine plate 8 connected parts 13 and a spacecraft fixed structure 12 executed so that the load path of the launch loads directly from the spacecraft to the engine plates 8 extends and the actuators and the joints do not have the inertial loads of the engines 9 to transmit during takeoff.

Die Aktivierung des Klappmechanismus der Stellplatten 6 bzw. Triebwerksplatten 8, erfolgt über einen entsprechenden Aktuator ("Release Actuator") 16 mit Federmotor oder anderem Antrieb. Dieser bildet mit den Stellplatten 6a und dem an der triebwerksnahen Rotationsantriebseinrichtung 5 fest angebrachten Rotor 10 bis zum gewünschten Auslösezeitpunkt des Klappmechanismus einen festen Verbund. Am fest angebrachten Rotor 10 erfolgt auch die Abstützung der Gelenke 11.The activation of the folding mechanism of the adjusting plates 6 or engine plates 8, via a corresponding actuator ("Release Actuator") 16 with spring motor or other drive. This forms with the adjusting plates 6a and the motor-mounted rotary drive device 5 fixedly mounted rotor 10 until the desired triggering time of the folding mechanism a solid composite. At the fixed rotor 10 is also the support of the joints 11th

Insgesamt wird durch die Erfindung ein einfach aufgebaute Verstellantrieb geschaffen, bei dem die Verbindung der Triebwerksplatten mit einer raumfahrzeugfesten Struktur durch ein Klemmband oder eine "release actuator" möglich ist, sodass die Übertragung der Startlasten nicht zwangsweise durch die Rotationsantriebseinrichtungen erfolgen muss. Erfolgt die Ausführung der Triebwerkstelleinrichtung mit um eine zum Kraftvektor der Triebwerke geneigte Achse lateral ausklappbaren Triebwerken, so erfolgt auch bei dieser Ausführung die Übertragung der Startlasten direkt von einer raumfahrzeugfesten Struktur hin zur Treibwerksplatte und die Gelenke und ·· ·«·· ···· »· ·· ·· ······· · • > · ♦ * · · · • · · · · · · ·· ·· ·» ·♦ ·· ··· · - 10 -Overall, the invention provides a simple adjustment drive in which the connection of the engine plates with a space vehicle fixed structure by a clamping band or a "release actuator". is possible, so that the transmission of the starting loads does not necessarily have to be done by the rotary drive means. If the execution of the engine control unit with an axis inclined to the force vector of the engines laterally deployable engines, so also takes place in this embodiment, the transmission of the take-off loads directly from a spacecraft fixed structure to the drive plate and the joints and ··· «·· ···· »· ···· ······· · • > · ♦ * · · · · · · · · ································

Rotationsantriebseinrichtungen sind von den Inertiallasten der Triebwerke während der Startvibration des Raumfahrzeugs entlastet.Rotary propulsion devices are relieved of the inertial loads of the engines during the launching vibration of the spacecraft.

Der Bereich der Triebwerkstelleinrichtung, der die translatorische Verstellbewegung ausführt, ist entlang einer Ebene rechtwinklig zu den Rotationsachsen der Rotationsantriebseinrichtungen von der raumfahrzeugfesten Struktur getrennt, so-dass die konstruktive Ausführung der Einzelteile der Triebwerkstelleinrichtung keinen Einschränkungen, beispielsweise aufgrund von räumlichen Interferenzen während der Bewegung der Triebwerksplatte, unterliegt.The portion of the engine actuator which performs the translational displacement is separated from the spacecraft fixed structure along a plane perpendicular to the axes of rotation of the rotary drive means, so that the structural design of the engine actuator components is not limited, for example due to spatial interference during movement of the engine plate , subject.

Sowohl für die Rotationsantriebseinrichtungen, als auch für die "Hold Down and Release" Einrichtung und auch für die Freigabe-Einrichtung für die beschriebene klappbare Ausführung sind weltraumerprobte Standardkomponenten am Markt erhältlich, sodass aufwändige Entwicklungen entfallen und Komponenten nachgewiesener Zuverlässigkeit eingesetzt werden können, wodurch sich die Zuverlässigkeit der gesamten Triebwerkstelleinrichtung erhöht.Both for the rotary drive devices, as well as for the " Hold Down and Release " Equipment and also for the release device for the described hinged design space-proven standard components are available on the market, so costly developments eliminated and components proven reliability can be used, thereby increasing the reliability of the entire engine control device.

Claims

1. A drive device for adjusting components of a spacecraft to be oriented, such as e.g. Engines, antennas or solar panels of a satellite, characterized in that the adjusting drive at least two, preferably three successively arranged rotary drive means (2,4,5) which are interconnected such that in each case one of the rotary drive means (2,4) rotating driven handlebar (3) is connected to the next rotational drive means (4,5) and the axes of rotation of two successive rotary drive means (2,4, 4,5) are parallel and spaced from one another.

2. Drive device according to claim 1, characterized in that the first (2) of the successively arranged rotary drive means is rigidly connected to the spacecraft and the last (5) of the successively arranged rotary drive means carries the component to be oriented (9).

3. Drive device according to claim 1 or 2, characterized in that the component to be oriented (9) is fixed to a control plate (6,6a) or connected thereto.

4. Drive device according to claim 3, characterized in that the adjusting plate (6a) about an axis of rotation of the rotary drive means (2,4,5) orthogonal axis is pivotally mounted.

5. Drive device according to claim 4, characterized in that the joint (14) for the pivotal fixing of the adjusting plate (6a) by means of spring arms (11) at one with the last (5) of the successively arranged rotary drive means connected rotor (10) is.

6. Drive device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a spacecraft-resistant component (12) and with the component to be oriented (9) rigidly ver I «···· ···· ·· ·· ·· . · · ·· 1 * · · *·.' *. 13) in a mutually aligned position.

7. Drive device according to claim 6, characterized in that the holding device, the terminals having the components (12,13) is formed encompassing.

8. Drive device according to claim 6 or 7, characterized in that the (12,13) form a housing for (2,4,5). the connections having parts the rotary drive means

9. Drive device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the rotary drive means (2,4,5) are formed by electric motors.

10. Drive device according to one of claims 1 to 9, characterized in that in more than two rotary drive means, the distance between the axes of rotation of two successive rotary drive means is selected equal. Vienna, 3 September 2008 Austrian Aerospace GmbH by: t / / ✓ Haffner and JKes / maann Patentanwälte »CrGfl. / &Gt;.