Niederhalte-und Auslösevorrichtung für entfaltbare Komponenten von Satelliten sind dafür vorgesehen, die Satelllitenkomponenten in ihrer eingefahrenen Stellung zu halten und diese im Weltraum aufgrund einer Steuervorgabe zur Entfaltung freizugeben.

Bekannt sind derartige Niederhalte-und Auslösevorrichtungen mit einem vorgespannten Zuganker oder einer teilbare Haltemuffe, der oder die durch seine Vorspannkraft das zu haltende Teil bis zum Entfaltungszeitpunkt mittels eines in der Haltevorrichtung gehaltenen Befestigungs-bzw. Niederhaltestiftes in Position hält. Für den Entfaltvorgang wird das Befestigungsteil z. B. mit einer pyrotechnisch betätigten Schneide durchschnitten, bzw. die Haltevorrichtung wird pyrotechnisch freigegeben.

Ein Nachteil dieser Vorrichtungen ist, daß durch die pyrotechnische Betätigung Schockbelastungen auf die zu haltenden Komponenten und insbesondere auf deren Lagerungen wirken, die die zu haltenden Teile oder auch andere Satellitenteile schädigen und deren Funktion oder Lebensdauer beeinträchtigen können.

Es sind auch Vorrichtungen bekannt, die ohne pyrotechnische Auslösung auskommen. EP 0 716 982 B2 beschreibt eine Vorrichtung, bei der eine Muffe mit einem Schleifenbündel umwickelt ist, das mit einer Brechvorrichtung durchtrennt wird. DE 196 49 739 C2 umfaßt eine Vorrichtung, bei der eine Haltemuffe mit einem Draht umwickelt ist, wobei sich nach dem Durchschmeizen des Drahtes an einer Stelle dieser Draht lockert und die Muffe freigibt. Nachteilig bei diesen Vorrichtungen ist jedoch, daß kein sicheres, definiertes Auslösen und Öffnen der Vorrichtung gewährleistet ist und so die Gefahr eines Verklemmens der Vorrichtung besteht, was bei einer Anwendung bei Satelliten, z. B. zur Entfaltung von Solargeneratoren im Orbit, fatale Folgen hätte.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Haltemuffe zur Freigabe eines Befestigungsstiftes für entfaltbare Satellitenkomponenten zu schaffen, bei der ein sicheres Auslösen und Öffnen gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird ge ! öst durch die Merkmale der vorliegenden Patentansprüche 1 und 3.

Weitere Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anspruch 1 und 3 umfassen jeweils eine Niederhalte-und Auslösevorrichtung zum formschlüssigen Halten und Auslösen eines Niederhaltestiftes für zu entfaltende Teile eines Satelliten, die eine Muffe zum formschlüssigen Halten des Niederhaltestiftes aufweist, welche aus zumindest zwei Muffenteilen gebildet ist, die mit einem Spannelement umwickelt sind, wobei an der Niederhalte-und Auslösevorrichtung zumindest ein Austösetement mit einer Schneide angeordnet ist, die aufgrund einer Steuervorgabe in Richtung auf das Spannelement bewegt wird, um dieses zu zerschneiden.

Bei der Lehre nach Anspruch 1 ist nun vorgesehen, daß die Muffe in einem Gehäuse angeordnet ist und die Muffenteile gegen das Gehäuse vorgespannt sind. Durch diese Vorspannung ist gewährleistet, daß auch während des Zerschneidens das Spannelement stets unter einer Spannung gehalten wird, die das Zerschneiden des Spannelementes erleichtert. Ist das Spannelement schließlich durchschnitten, so wird die Muffe aufgrund der Vorspannung der Muffenteile definiert geöffnet und es wird somit ein sicheres Auslösen des Niederhaltestiftes garantiert. Die Vorspannung wirkt dabei nicht, wie im Stand der Technik, lediglich zwischen den einzelnen Teilen der Muffe, was unter Umständen noch zu einem Verklemmen und somit zu einem Versagen des Mechanismus führen könnte. Es ist vielmehr jedes der Muffenteile unabhängig vom anderen Muffenteil gegen das Gehäuse vorgespannt, so daß die Öffnungsbewegungen der Muffenteile unabhängig voneinander ablaufen und somit eine größere Sicherheit beim Öffnen der Muffe garantiert ist. Die Muffenteile können dabei insbesondere durch Federelemente in Richtung auf das Gehäuse vorgespannt sein. Dies kann beispielsweise durch radial wirkende Federelemente erfolgen, die nach einem Zerschneiden des Spannelements die Muffenteile radial nach außen auf das Gehäuse hin bewegen.

Die alternative Lehre nach Anspruch 3, die jedoch auch in Kombination mit der vorstehenden Lehre Anwendung finden kann, umfaßt eine oben beschriebene Niederhalte- und Auslösevorrichtung, wobei jedoch nun anstatt oder zusätzlich zu einer Vorspannung der Muffenteile gegen ein Gehäuse vorgesehen wird, daß das Spannelement als Bandage aus mehreren Einzelwindungen einer Faser ausgebildet ist, wobei die Einzelwindungen der Bandage miteinander verklebt sind. Die Bandage ist somit nicht, wie beim Stand der Technik, als loses Schleifenbündel ausgebildet, sondern durch die Verklebung der Einzelwindungen der Faser zumindest in Teilbereichen der Umwicklung bzw. der Bandage wird zumindest in diesen Teilbereichen ein Verbundwerkstoff in der Art eines Laminats aufgebaut, der während des Vorgangs des Zerschneidens die durch das Spannelement erzeugte Spannkraft auch weiterhin weitgehend aufrechterhält. Werden nämlich beim Zerschneiden die ersten der Einzelwindungen der Bandage durchschnitten, so garantiert das Verkleben der Einzelwindungen, daß die übrigen Windungen weiterhin die Muffenteile zusammenhalten und erst beim Durchtrennen der letzten Einzelwindung die Muffenteile freigegeben werden und ein Auslösen des Niederhaltestiftes erfolgt. Man erzielt somit einerseits ein definiertes Auslösen beim Durchtrennen der letzten Windung der Faser und andererseits ein sicheres Öffnen, da nach dem Durchtrennen der letzten Windung keine Wicklungen der Faser mehr um die Muffenteile verbleiben, die ein sicheres Öffnen der Muffe verhindern könnten.

Im Gegensatz hierzu beschreibt der Stand der Technik lediglich ein loses Schleifenbündel, das bereits beim Durchtrennen einer einzelnen Windung seine Spannkraft verliert, wobei die übrigen Windungen dann locker um die Muffenteile gewickelt verbleiben. Dies verhindert ein definiertes Öffnen der Auslösevorrichtung und kann somit zu einem Verklemmen des Mechanismus führen. insbesondere kann vorgesehen sein, daß bei der erfindungsgemäßen Lehre die Einzelwindungen der Bandage an zwei Stellen des Bandageumfanges miteinander verklebt sind. Die Verklebung ist dabei so anzuordnen, daß die Schneide trotzdem im Bereich einer Teilungslinie der Muffenteile die Bandage zerschneiden kann. Die Bandage kann beispielsweise aus einer Aramidfaser gebildet werden.

Im folgenden wird ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen : Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die erfindungsgemäße Niederhalte-und Auslösevorrichtung, Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch die Niederhalte-und Auslösevorrichtung entlang der Linie 2-2 in der Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht der Niederhalte-und Auslösevorrichtung Fig. 4 eine Draufsicht auf die Niederhalte-und Auslösevorrichtung, Fig. 5 eine Darstellung der Niederhalte-und Auslösevorrichtung von unten gesehen, Fig. 6 eine Explosionszeichnung der Niederhalte-und Auslösevorrichtung.

Die erfindungsgemäße Niederhalte-und Ausiösevorrichtung 1 weist ein im wesentlichen zylindrisch gebildetes Gehäuse 2 und eine ebenfalls im wesentlichen rotationssymmetrisch gebildete, teilbare Haltemuffe oder Muffe 3 auf, die in ihrem zusammengefügten Zustand das Endstück 4 eines Niederhaltestiftes 5 aufnimmt. Die Haltemuffe 3 ist vorzugsweise als zwei- (oder mehr-) geteilter rotationssymmetrischer Körper mit einer ersten Muffenhälfte oder einem ersten Muffenteil 3a und einer zweiten Muffenhäifte oder einem zweiten Muffenteil 3b gestaltet, wobei dabei die beiden Muffenteile 3a, 3b im wesentlichen die gleiche Gestalt aufweisen. Das Gehäuse 2 liegt mit seinem ersten Ende 2a an der Außenwand eines Satelliten (nicht dargestellt) an, während dessen zweites Ende 2b dem zu haltenden Satellitenteil zugewandt ist. Der Niederhaltestift 6 ist dabei vorzugsweise in ein konzentrisch zur Längsachse 7 der Haltemuffe 3 angeordnetes Innengewinde oder Muttergewinde 8 der Haltemuffe 3 eingeschraubt. Alternativ dazu kann der Niederhaltestift 6 auch in anderer Weise formschlüssig mit der Haltemuffe 3 zusammenwirken.

In das Gehäuse 2 ist auf der den zu haltenden Satellitenkomponenten zugewandten Seite ein Gehäusekonus oder Konus 9 eingeschraubt. Der Konus 9 liegt im eingeschraubten Zustand mit einer konischen Anlagefläche 11 an einer entsprechenden konischen Anlagefläche 12 der Muffe 3 an. Die in Richtung zu den zu haltenden Satellitenkomponenten (nicht dargestellt) gelegene Stirnseite des Konus 9 weist vorzugsweise einen Flansch 15 mit einer Auflagefläche 16 für das zu befestigende Satellitenteil auf. Das Gehäuse 2 weist in dessen Umfangsrichtung verteilte, in axialer Richtung verlaufende Bohrungen 18 auf, durch die jeweils eine Schraube 19 ragt. Die Schrauben 19 sind in eine Außenwand des Satelliten oder eine entsprechende Befestigungsvorrichtung desselben (nicht gezeigt) eingeschraubt, um die Niederhalte-und Auslösevorrichtung 1 daran zu befestigen.

Das Gehäuse 2 weist satellitenwandseitig an seinem Innendurchmesser eine Zentrierung auf, die eine Gehäusebrücke 20 aufnimmt. Die Gehäusebrücke 20 zentriert durch einen Zentrierstift 20a das Gehäuse zu einer Bohrung in der Satellitenwand (nicht dargestellt).

Die Haltemuffe 3 ist ein radial unter vorzugsweise 180° zweigeteilter rotationssymmetrischer Körper mit zylindrischer Außenfläche, der konischen Anlagefläche 12 und dem zentrischen Muttergewinde 8. Die Haltemuffe 3 kann jedoch auch aus mehr als zwei Teilen gestaltet sein. Im verriegelten Zustand wird die Haltemuffe 3 in Umfangsrichtung von einer Bandage 29 zusammengehalten. Die Bandage 29 ist vorgespannt, so daß die Muffenteile 3a, 3b auch unter den radialen Kräften, die der Niederhaltestift 6 aufgrund einer Zugbeanspruchung beim Halten der Solargeneratoren auf die beiden Muffenhälften 3a, 3b ausübt, spaltfrei aneinander liegen. Die Vorspannung bleibt in der Bandage 29 dauerhaft erhalten, da die Einzelwindungen der Bandage 29 an zwei Stellen des Bandagenumfangs miteinander verklebt sind.

Zwei Fixierstifte 20b, 20c, die im Brückenteil des Gehäuses 2 sitzen, greifen in Bohrungen der Haltemuffe 3 ein. Sie positionieren die Haltemuffe 3 im Gehäuse 2 und wirken als Verdrehsicherung der Haltemuffe 3 beim Einschrauben des Niederhalterstiftes 6. Die Bohrungen liegen in der Trennebene der Muffenhätften 3a, 3b der Haltemuffe 3 und

behindern dadurch nicht die Trennung der Niederhalte-und Auslösevorrichtung 1. Im verriegelten Zustand stellt die Haltemuffe 3 somit einen starren Körper dar, über den sich Niederhaltestift 6 über die konische Anlagefläche 12 der Haltemuffe 3 am Gehäusekonus 11 abstützt.

Die Muffenhälften 3a, 3b werden im Gehäuse 2 mittels radial in diese senkrecht zur Teilungsebene der Haltemuffe 3 eingeschraubten Schrauben 21,23 mit Rückzugsfedern 22 in axialer Richtung gehalten und senkrecht zur Teilungsebene in Richtung auf ein Auseinanderziehen der Muffenhälften 3a, 3b vorgespannt. Dadurch wird in der Bandage der Haltemuffe 3 eine Zugspannung erzeugt, die unabhängig von der Vorspannung in der Bandage 29 wirkt. Die Rückzugsfedern 22 sind dabei vorzugsweise zwischen dem Schraubenkopf 23 und der Bodenfläche eines in entsprechende Bohrungen im Gehäuse 2 eingeführten Einsatzes 24 angeordnet und als Schraubenfedern ausgebildet.

Vorzugsweise sind zwei Schrauben 21,23 je Muffenteil vorgesehen, die mittig in das jeweilige Muffenteil 3a, 3b eingeschraubt sind.

Die Niederhalte-und Auslösevorrichtung 1 weist zumindest ein Auslöseelement 30 auf, das die Bandage 29 aufgrund einer Steuervorgabe durchtrennt. Vorzugsweise sind zwei oder mehrere Auslöseelemente 30 vorgesehen, von denen jede an der Teilungslinie am Umfang der Haltemuffe 3 auf die Bandage 29 einwirkt, um diese zu durchtrennen.

Dabei weist jedes Auslöseelement 30 eine mittels Verbindungselementen 32 am Gehäuse 2 befestigte Andruckfeder 39, ein Führungselement 36 und ein Wärmemesser 37 eine Schneide 37a auf. Die Schneide 37a ist mittels zumindest einer am Gehäuse 2 durch Befestigungselemente 32 befestigten Blattfeder 39 vorgespannt.

Die Bandage 29 ist vorzugsweise aus einer Aramidfaser gebildet. Die Durchtrennung derselben erfolgt durch starke lokale Erwärmung unter Zugspannung, die in der Bandage 29 vorliegt. Die nicht schmelzbare und flammfeste Aramidfaser degradiert jenseits von ca.

500° C in ihren Festigkeitseigenschaften so stark, daß sie unter Wirkung ihrer inneren

Vorspannung sowie durch die auf die Muffenhälften 3a, 3b aufgebrachte Federvorspannung an der erwärmten Stelle reißt.

Die lokale Erwärmung der Bandage 29 erfolgt durch ein vollkeramisches Heizelement 37, das die Bandage 29 erwärmt. Das Heizelement 37 hat die Form einer kleinen Platte und wird zur konzentrierten Wärmeübertragung mit einer Schmalseite oder Schneide 37a gegen die Bandage 29 gedrückt. Das Heizelement 37 besteht aus einem elektrischen Widerstandsleiter aus dotierter Keramik, der mit elektrisch isolierter Keramik zu einem Teil gesintert ist. Hochleitende keramische Kontakte sind an die Oberfläche der Heizelemente 37 geführt und mit Zuleitungen verbunden. Das Heizelement 37 ist in einem thermisch isolierenden Halter 36 befestigt, durch den auch die elektrische Zuleitungen geführt sind.

Der Halter 36 ist in einer Öffnung des Gehäuses 2 radial zir Haltemuffe 3 verschiebbar geführt. Eine vorgespannte Feder 39 drückt das Heizelement 37 radial auf die Bandage 29.

Zur Entriegelung und Freigabe des Niederhaltestiftes 6 wird die Haltemuffe 3 aufgrund einer Steuervorgabe mittels der Auslöseelemente 30 durchgetrennt. Die radial vorgespannten Schrauben 23 mit den Rückzugfedern 22 ziehen die Muffenhäiften 3a, 3b in Richtung des Gehäuses 2 vom Niederhaltestift 6 weg. Der Formschluß des Innengewindes 8 mit dem entsprechenden Gewinde des Niederhaltestifts 6 wird gelöst und der Niederhaltestift 6 kann für die Entfaltung des zu haltenden Satellitenteils durch die Bohrungen des Gehäusekonus 9 ausfädeln. Da die Bandage 29 nicht mit den Muffenhälften 3a, 3b verklebt ist, ist die durchtrennte Bandage 29 auf der Mantelfläche der Haltemuffe 3 frei beweglich. Die durchtrennte Bandage 29 kann dadurch die Trennbewegung der Muffenhälften 3a, 3b nicht behindern.