DE102008061978B4

DE102008061978B4 - Device for docking a service satellite to a target satellite

Info

Publication number: DE102008061978B4
Application number: DE200810061978
Authority: DE
Inventors: Robin Gruber; Andreas Baumann
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2010-08-19
Anticipated expiration: 2028-12-13
Also published as: DE102008061978A1

Abstract

Zum Andocken eines Service-Satelliten im Düsenhals (4) eines Apogäum-Triebwerkes eines umlaufenden Zielsatelliten wird ein Andock-Werkzeug verwendet, das einen mit einem zentralen, längsverschiebbaren Aufspreizdorn (1) und zwei oder mehr den Aufspreizdorn umgreifenden, aufspreizbaren Spreizklammern (2) versehenen Greifmechanismus aufweist, der in den Düsenhals kontrolliert einführbar und durch Längsverschiebung des Aufspreizdorns mittels der aufgespreizten Spreizklammern form- und kraftschlüssig mit der Innenseite der metallischen Wandung (7) des Düsenhalses verklemmbar ist. Am Greifmechanismus des Andock-Werkzeugs des Service-Satelliten ist eine Magnetspule (8) mit offenem Eisen- oder Ferritkern angeordnet, die bei Bestromung ein um die Längsachse des Greifmechanismus rotationssymmetrisches, raumgreifendes magnetisches Wechselfeld erzeugt, das in der metallischen Wandung (7) des Düsenhalses (4) des Apogäum-Triebwerkes des Zielsatelliten einen Wirbelstrom induziert, der seinerseits ein Magnetfeld aufbaut, das dem erzeugenden Magnetfeld entgegenwirkt und eine Abstoßung der Magnetspule von der Wandung des Düsenhalses des Apogäum-Triebwerkes des Zielsatelliten bewirkt.For docking a service satellite in the nozzle throat (4) of an apogee engine of a rotating target satellite, a docking tool is used, which provided with a central, longitudinally displaceable Aufspreizdorn (1) and two or more the Aufspreizdorn embracing, expandable Spreizklammern (2) Has gripping mechanism which controlled in the nozzle neck insertable and by longitudinal displacement of the Aufspreizdorns by means of spread expansion clamps positively and non-positively with the inside of the metallic wall (7) of the nozzle neck is clamped. On the gripping mechanism of the docking tool of the service satellite, a magnet coil (8) with open iron or ferrite core is arranged, which generates a rotationally symmetrical about the longitudinal axis of the gripping mechanism, expansive magnetic alternating field when energized in the metallic wall (7) of the nozzle neck (4) of the apogee engine of the target satellite induces an eddy current, which in turn builds up a magnetic field which opposes the generating magnetic field and causes a repulsion of the magnetic coil from the wall of the nozzle throat of the apogee engine of the target satellite.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Andocken eines Service-Satelliten im Düsenhals eines Apogäum-Triebwerkes eines im Umlauf befindlichen Zielsatelliten mittels eines am Service-Satelliten angebrachten Andock-Werkzeuges, das einen mit einem zentralen, längsverschiebbaren Aufspreizdorn und zwei oder mehr den Aufspreizdorn umgreifenden Spreizklammern versehenen Greifmechanismus aufweist, der in den Düsenhals kontrolliert einführbar und durch Längsverschiebung des Aufspreizdorns mittels der aufgespreizten Spreizklammern form- und kraftschlüssig mit der Innenseite der metallischen Wandung des Düsenhalses verklemmbar ist.The The invention relates to a device for docking a service satellite in the nozzle neck an apogee engine of a target satellite in circulation by means of a service satellite Docking tool, the one with a central, longitudinally movable Spread mandrel and two or more spreading spars embracing the spreader having provided with a gripping mechanism which in the nozzle neck controlled insertable and by longitudinal displacement the Aufspreizdorn by means of spread expansion clamps form and locks with the inside of the metallic wall of the nozzle neck is clamped.

Beim Betrieb von Satellitensystemen ist es derzeit die allgemeine Praxis, dass Satelliten, deren Tank für Kurskorrekturen erschöpft ist, stillgelegt werden müssen bzw. defekte Satelliten weder repariert noch korrekt entsorgt werden können. Dieser Mangel soll in naher Zukunft durch das Konzept des ”On Orbit Servicing” mit Hilfe von speziellen Service-Satelliten behoben werden.At the Operation of satellite systems, it is currently the general practice that satellites whose tank is for Course corrections exhausted is, must be shut down or defective satellites are neither repaired nor disposed of correctly can. This shortcoming is due in the near future by the concept of "On Orbit Servicing "with Help from special service satellites will be fixed.

Um nun eine Wartung jedweder Form durchführen zu können, muss zunächst ein Andocken des Service-Satelliten an dem zu wartenden Zielsatelliten erfolgen. Heutige Satelliten sind dafür allerdings nicht ausgelegt, da sie keinerlei standardisierte ”Griffe” oder ”Haken” aufweisen, die einen stabilen Kontakt ermöglichen würden. Um dieses Problem zu umgehen, kann der Service-Satellit am bzw. im Apogäumsmotor, d. h. am Raketenmotor, der den nun zu wartenden Satelliten in seine Umlaufbahn gebracht hat und der später nicht mehr verwendet wird, andocken und sich mit einem aufspreizenden Verriegelungsmechanismus festhalten.Around Now to perform a maintenance of any form, must first a Dock the service satellite on the target satellite to be serviced. Today's satellites are for it but not designed, as they do not have any standardized "handles" or "hooks", which allow a stable contact would. To circumvent this problem, the service satellite may be on or in the apogee motor, d. H. at the rocket motor, which now has to be serviced in his satellite Has brought orbit and is no longer used later, dock and engage with an expanding locking mechanism hold tight.

In DE 198 48 427 A1 und DE 10 2006 009 001 B3 sind an einem Reparatursatelliten bzw. an einem Raumtransporter angebrachte Greifvorrichtungen beschrieben, welche dazu geeignet sind, einen Zielsatelliten im Düsenhals seines Apogäumsmotors zu greifen und nach Verklemmen festzuhalten. Dabei wird ein Mechanismus aus einem Aufspreizdorn mit anliegenden Klemmbügeln in den Düsenhals des Apogäumsmotors des Zielsatelliten eingeführt und dann aufgespreizt, um eine form- und kraftschlüssige Verbindung herzustellen.In DE 198 48 427 A1 and DE 10 2006 009 001 B3 are described on a repair satellites or on a space transporter mounted gripping devices which are adapted to grab a target satellite in the nozzle throat of his Apogeeumsmotors and hold after jamming. In this case, a mechanism is inserted from a Aufspreizdorn with adjacent clamping brackets in the nozzle throat of the apogee motor of the target satellite and then spread apart to produce a positive and non-positive connection.

Dabei ist es wichtig, dass vor dem Aufspreizvorgang möglichst keine Berührung zwischen dem Aufspreizdorn und der Düse stattfindet, da sonst ein Stoßimpuls übertragen würde, der ein Wegdriften des zu greifenden Zielsatelliten verursachen würde. In US 7 104 505 B2 ist eine Andockvorrichtung offenbart, bei welcher berührungslos rotationssymmetrische Kräfte zum automatischen Zentrieren eines Greifmechanismus erzeugt werden. Da der sich aufspreizende Greifmechanismus beim Andocken und Festhalten sehr hohe Kräfte aufnehmen muss, darf der Außendurchmesser am Kopfende nur wenig kleiner gewählt werden als der Innendurchmesser der kleinsten zu greifenden Düse, weswegen der Greifmechanismus durch kontrollierte Bewegungen des andockenden Satelliten in die Düsenaufnahme des Zielsatelliten eingeführt wird, wie dies in DE 198 48 427 A1 beschrieben ist.It is important that before the Aufspreizvorgang possible no contact between the Aufspreizdorn and the nozzle takes place, otherwise a shock pulse would be transmitted, which would cause a drifting away of the target satellite to be gripped. In US Pat. No. 7,104,505 B2 a docking device is disclosed in which rotationally symmetric forces for automatically centering a gripping mechanism are generated without contact. Since the spreading gripping mechanism must absorb very high forces when docking and holding, the outer diameter at the head end must be chosen only slightly smaller than the inner diameter of the smallest nozzle to be gripped, so the gripping mechanism is introduced by controlled movements of the docking satellite in the nozzle holder of the target satellite like this in DE 198 48 427 A1 is described.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Andocken eines Service-Satelliten im Inneren des Düsenhalses eines Apogäum-Triebwerkes eines im Umlauf befindlichen Zielsatelliten so zu gestalten, dass sichergestellt wird, dass keine Kollision zwischen den beiden Satelliten beim Andocken verursacht wird und somit keine Stoßimpulse übertragen werden, die zum Auseinanderdriften der Satelliten führen könnten. Da eine rein mechanische Vorrichtung immer den Nachteil besitzt, dass sie sich während oder nach dem Andockvorgang verklemmen kann oder dass sie durch die starken Vibrationen, die beim Start einer Rakete, welche den anzudockenden Service-Satelliten in die Umlaufbahn bringt, beschädigt werden kann, soll die Vorrichtung zum kollisionsfreien Einführen des Greifmechanismus des Andock-Werkzeugs in den Düsenhals des Zielsatelliten ohne mechanische Komponenten auskommen.task It is the object of the present invention to provide a device for docking a service satellite inside the nozzle throat of an apogee engine of a target satellite in circulation so that it is ensured that no collision between the two satellites when docking is caused and thus no shock pulses transmitted which could lead to the drifting apart of the satellites. There a purely mechanical device always has the disadvantage that she herself while or can jam after the docking process or that they pass through the strong vibrations, when launching a rocket, which the the orbiting service satellites into orbit will be damaged can, the device for collision-free insertion of the Gripping mechanism of the docking tool in the nozzle neck of the target satellite without mechanical components.

Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass am Greifmechanismus des Andock-Werkzeugs des Service-Satelliten eine Magnetspule mit offenem Eisen- oder Ferritkern angeordnet ist, die bei Bestromung ein um die Längsachse des Greifmechanismus rotationssymmetrisches, raumgreifendes magnetisches Wechselfeld erzeugt, das in der metallischen Wandung des Düsenhalses des Apogäum-Triebwerkes des Zielsatelliten einen Wirbelstrom induziert, der seinerseits ein Magnetfeld aufbaut, das dem erzeugenden Magnetfeld entgegenwirkt und eine Abstoßung der Magnetspule von der Wandung des Düsenhalses des Apogäum-Triebwerkes des Zielsatelliten bewirkt.According to the invention, which relates to a device of the type mentioned, this task is solved by that at the gripping mechanism of the docking tool of the service satellite a magnet coil is arranged with an open iron or ferrite core, when energized one around the longitudinal axis the gripping mechanism rotationally symmetrical, expansive magnetic Alternating field generated in the metallic wall of the nozzle neck of the apogee engine of the target satellite induces an eddy current, which in turn a Magnetic field builds up, which counteracts the generating magnetic field and a rejection the magnet coil from the wall of the nozzle neck of the apogee engine of the target satellite causes.

Eine andere Realisierungsform einer Vorrichtung zur kontrollierten Einführung des Greifmechanismus des Andock-Werkzeugs des Service-Satelliten in den Düsenhals des Apogäum-Triebwerkes des zum Andocken vorgesehenen Zielsatelliten besteht in einer zusätzlichen Maßnahme, welche zwischen dem Service-Satelliten und dem Zielsatelliten (schwache) Kräfte erzeugt, die eine automatische Zentrierung des Greifmechanismus in Bezug auf die Öffnung des Düsenhalses und damit eine koaxiale Ausrichtung der zentralen Längsachse des Aufspreizdorns mit der Rotationssymmetrieachse des Düsenhalses bewirken.A another embodiment of a device for the controlled introduction of the Gripping mechanism of the docking tool of the service satellite in the nozzle neck Apogee Engine of the Apogee Engine for docking intended satellites consists in an additional Measure, which between the service satellite and the target satellite (weak) personnel generates an automatic centering of the gripping mechanism in terms of the opening of the nozzle neck and thus a coaxial alignment of the central longitudinal axis of the expanding mandrel with the rotational symmetry axis of the nozzle neck cause.

Die Magnetspule kann in Einführungsrichtung hervorstehend am Kopfende des Aufspreizdorns des Greifmechanismus angebracht werden. Dabei lässt sich die Magnetspule nach Art eines Elektromotor-Ankers aufbauen. Die Magnetspule weist dann zweckmäßig eine geradzahlige Anzahl von Polen auf, wobei abwechselnd Nord- und Südpol oder bei umgekehrter Stromflussrichtung abwechselnd Süd- und Nordpol aufeinanderfolgen, da sonst mehr als zwei Litzen oder Drähte zur Versorgung benötigt werden und ein kompliziertes Bestromungsmuster erforderlich wird, um ein rotierendes Feld zu vermeiden, welches durch Wirbelströme zu einer rotatorischen Kraft um die Längsachse des Aufspreizdorns führen würde.The Magnetic coil can in the insertion direction protruding at the head of the Aufspreizdorns the gripping mechanism be attached. Leave it the magnetic coil build up in the manner of an electric motor armature. The solenoid then expediently has an even number of Poland, alternating north and south pole or in reverse current flow direction alternately southern and north pole succession, otherwise more than two strands or wires needed for supply and a complicated energization pattern is required, to avoid a rotating field, which by eddy currents to a rotational force around the longitudinal axis lead the expanding mandrel would.

Die Magnetspule kann aber alternativ in vorteilhafter Weise auch als rotationssymmetrische Zylinder-, Kegel- und/oder Kegelstumpfspule aufgebaut werden, wobei die Mantelfläche auch bauchig geformt sein kann. Die Magnetspule ist dann derart angeordnet, dass ihre Rotationssymmetrieachse mit der zentralen Längsachse des Greifmechanismus zusammenfällt. Das Feld wird dadurch sehr gut rotationssymmetrisch und es kann ein Vorauseilen des Feldes zum Kopfende hin erreicht werden. Da in Richtung des Andock-Werkzeugs kein Feld sinnvoll ist, ist eine Führung desselben mittels geblechtem Eisenkern oder mittels Ferritkern zweckmäßig.The Magnetic coil can alternatively but also advantageously as rotationally symmetrical cylindrical, conical and / or truncated cone coil be constructed, the lateral surface also be bulged can. The magnet coil is then arranged such that its axis of rotational symmetry with the central longitudinal axis the gripping mechanism coincides. The field becomes very well rotationally symmetric and it can an advance of the field towards the head are reached. There in the direction of the docking tool no field makes sense, is a guide the same by means of laminated iron core or by means of ferrite core appropriate.

Es ist nicht nur möglich, am Kopfende des Aufspreizdorns eine wechselfelderzeugende Spule anzubringen, sondern auch am Umfang des zylinderförmigen Körpers des Andock-Werkzeugs selbst. Dabei liegt die Spule zweckmäßig in einer abschirmenden rotationssymmetrischen Ferrit- oder Eisenblechwanne, um das Feld vom Inneren des Andock-Werkzeugs fern zu halten. Werden in Axialrichtung des Andock-Werkzeugs nebeneinander noch mindestens zwei weitere gleich geartete Magnetspulen an geordnet, wobei die dann insgesamt n Magnetspulen mit einem jeweils um 360°/n versetzten Strommuster beaufschlagt werden, so entsteht ein Wanderfeld, das auch in axialer Richtung der Düse des Apogäum-Triebwerkes des Zielsatelliten Kräfte erzeugt.It is not only possible to attach an alternating field generating coil at the head end of the expanding mandrel, but also on the circumference of the cylindrical body of the docking tool itself. The coil is suitably located in a shielding rotationally symmetric ferrite or iron sheet pan around the field away from the interior of the docking tool. Be in the axial direction of the docking tool next to each other at least two more sorted solenoid coils sorted, the total then Magnetic coils are exposed to a current pattern offset by 360 ° / n in each case become a traveling field, which also in the axial direction the nozzle of the apogee engine of the target satellite forces generated.

Wird n = 3 gewählt, so werden die drei Magnetspulen mit einem jeweils um 120° versetzten Strommuster beaufschlagt. Das mittels der Magnetspulen und deren versetzten Strommustern entwickelte Wanderfeld ist vorteilhaft so ausgelegt, dass die durch dieses Wanderfeld entstandene Kraft so gerichtet ist, dass das Andock-Werkzeug ohne zusätzlichen Antrieb in das Düsenhalsinnere des Apogäum-Triebwerkes des Zielsatelliten gezogen wird.Becomes n = 3, Thus, the three magnetic coils are each with a 120 ° offset current pattern applied. The means of the magnetic coils and their offset Wanderfeld is advantageously designed to handle power patterns that the force created by this traveling field is so directed is that the docking tool without additional drive in the Düsenhalsinnere of the apogee engine of the target satellite.

Um eine gute Abstoßungswirkung gegenüber der Düsenwandung zu erreichen, ist eine hohe Feldstärke erforderlich. Da der mögliche Kupferdrahtquerschnitt aufgrund des zur Verfügung stehenden Bauraums begrenzt ist, kann der benötigte hohe Strom zu einer starken Erwärmung der Magnetspule führen. Dem kann man entweder dadurch begegnen, dass die Zentrierung wahrend des Andockvorgangs nur kurz aktiviert wird und die entstehende Wärme über die Wärmekapazität der Spule aufgefangen wird, oder man verwendet ein Wärmeleitrohr (Heatpipe), welches im Inneren des Dorns geführt wird und das die Wärme ins Innere des Andock-Werkzeuges leitet. Dort kann sie auf eine größere Oberfläche und eine höhere Wärmekapazität verteilt werden.Around a good repellent effect across from the nozzle wall To achieve a high field strength is required. Because of the possible copper wire cross section due to the available limited space is limited, the required high current to a strong warming lead the solenoid. This can be countered either by the fact that the centering while the docking process is activated only briefly and the resulting heat on the Heat capacity of the coil is caught, or you use a heat pipe (heat pipe), which led inside the thorn and that is the heat leads into the interior of the docking tool. There she can go to one larger surface and one higher Heat capacity distributed become.

Vorteilhafte und zweckmäßige Realisierungsmöglichkeiten, Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung sind in den sich auf den Patentanspruch 1 unmittelbar oder mittelbar rückbeziehenden Ansprüchen angegeben.advantageous and appropriate implementation options, Further developments and refinements of the device according to the present invention Invention are in the directly on the claim 1 or indirectly retraining claims specified.

Die Erfindung wird nachfolgend im Einzelnen anhand von in Zeichnungen schematisch dargestellten, vorteilhaften Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:The The invention will be described in more detail below with reference to drawings schematically illustrated, advantageous embodiments explained. Show it:

1 in einer schematischen Seitenansicht eines in einen Düsenhals eines Zielsatelliten einzuführenden Greifmechanismus des andockenden Service-Satelliten die Position der Magnetspule am Kopfende des Aufspreizdorns des Greifmechanismus, und 1 in a schematic side view of an inserted into a nozzle neck of a target satellite gripping mechanism of the docking service satellite, the position of the magnetic coil at the top of the Aufspreizdorns the gripping mechanism, and

2 ebenfalls in einer schematischen Seitenansicht eine besondere Anordnung der Magnetspule am Kopfende des Aufspreizdorns des Greifmechanismus. 2 also in a schematic side view of a special arrangement of the magnetic coil at the head of the Aufspreizdorns the gripping mechanism.

Das in 1 dargestellte Andock-Werkzeug weist einen Aufspreizdorn 1, Spreizklammern 2 und einen Betätigungskopf 3 auf, die entsprechend den aus DE 198 48 427 A1 und DE 10 2006 009 001 B3 bekannten Ausführungen realisiert und betrieben werden können. Das Andock-Werkzeug dient zum Andocken eines Service-Satelliten im Inneren des Düsenhalses 4 der Düse 5 eines Apogäum-Triebwerkes eines im Umlauf befindlichen Zielsatelliten.This in 1 illustrated docking tool has a Aufspreizdorn 1 , Expansion clips 2 and an actuator head 3 on, according to the out DE 198 48 427 A1 and DE 10 2006 009 001 B3 known versions can be realized and operated. The docking tool is used to dock a service satellite inside the nozzle throat 4 the nozzle 5 an apogee engine of a target satellite in circulation.

Das Andock-Werkzeug weist einen mit dem zentralen, längsverschiebbaren Aufspreizdorn 1 und zwei oder mehr in ihrer Gesamtheit den Aufspreizdorn 1 umgreifenden, aufspreizbaren Spreizklammern 2 versehenen Greifmechanismus auf, der mit seinem Kopfende 6 in den Düsenhals 4 einführbar und nach erfolgter Einführung durch Längsverschiebung des Aufspreizdorns 1 in Rückwärtsrichtung über die dann mittels des Kopfendes 6 des Aufspreizdorns 1 aufgespreizten Spreizklammern 2 form- und kraftschlüssig mit der Innenseite der metallischen Wandung 7 des Düsenhalses 4 verklemmbar ist.The docking tool has one with the central, longitudinally displaceable Aufspreizdorn 1 and two or more in their entirety the spreader thorn 1 encompassing, expandable Spreizklammern 2 provided gripping mechanism with his head end 6 in the nozzle neck 4 insertable and after the introduction by longitudinal displacement of the expanding mandrel 1 in the backward direction over the then by the head end 6 of the expanding mandrel 1 spread spreader clips 2 positive and non-positive with the inside of the metallic wall 7 of the nozzle neck 4 is clamped.

Der Außendurchmesser des Greifmechanismus am Kopfende 6 ist im nicht aufgespreizten Zustand nur geringfügig kleiner als der Düsenhals-Innendurchmesser des Apogäum-Triebwerkes des zum Andocken vorgesehenen Zielsatelliten bemessen.The outer diameter of the gripping mechanism mus at the head end 6 is dimensioned in the unexpanded state only slightly smaller than the nozzle throat inner diameter of the apogee engine of the docking target satellite.

Am Kopfende 6 des Aufspreizdorns 1 des Greifmechanismus ist in Einführungsrichtung hervorstehend eine Magnetspule 8 mit offenem Eisen- oder Ferritkern angebracht, die bei Bestromung ein um die Längsachse des Greifmechanismus rotationssymmetrisches, raumgreifendes magnetisches Wechselfeld erzeugt, das in der metallischen Wandung 7 des Düsenhalses 4 des Apogäum-Triebwerkes des Zielsatelliten einen Wirbelstrom induziert, der seinerseits ein Magnetfeld aufbaut, das dem erzeugenden Magnetfeld entgegenwirkt und eine Abstoßung der Magnetspule 8 von der Wandung 7 des Düsenhalses 4 des Apogäum-Triebwerkes des Zielsatelliten bewirkt.At the head end 6 of the expanding mandrel 1 of the gripping mechanism is protruding in the insertion direction a magnetic coil 8th attached with an open iron or ferrite core, which generates a current-symmetric about the longitudinal axis of the gripping mechanism, space-consuming alternating magnetic field, in the metallic wall 7 of the nozzle neck 4 induced an eddy current of the apogee engine of the target satellite, which in turn builds up a magnetic field, which counteracts the generating magnetic field and a repulsion of the magnetic coil 8th from the wall 7 of the nozzle neck 4 of the apogee engine of the target satellite.

Wird nun eine solche Magnetspule 8, die ein um die zentrale Andock-Werkzeug-Längsachse rotationssymmetrisches Feld erzeugt, am Kopfende 6 des Aufspreizdorns 1 angebracht und bestromt, so wird das Kopfende 6 mit geringer Kraft von der Wandung 7 rundum abgestoßen. Liegt das Kopfende 6 nun außerhalb der Rotationssymmetrieachse der Düse 5, so wird es so lange in Richtung der Rotationssymmetrieachse gedrückt, bis eine achszentrale Lage erreicht ist und sich die abstoßenden Kräfte genau aufheben.Will now be such a solenoid 8th which generates a field rotationally symmetric around the central docking tool longitudinal axis, at the head end 6 of the expanding mandrel 1 attached and energized, so is the headboard 6 with little force from the wall 7 repelled all around. Is the head end 6 now outside the rotational symmetry axis of the nozzle 5 Thus, it is pressed so long in the direction of the axis of rotational symmetry until an axis-central position is reached and cancel the repulsive forces exactly.

2 zeigt eine bevorzugte Anordnung einer Magnetspule 9 am Kopfende 10 des Aufspreizdorns 11 des Greifmechanismus des andockenden Service-Satelliten. Die Magnetspule 9, deren Wicklung 12 auf einem Kern 13 oder einem Spulenkörper 13 aufgebracht ist, ist als kombinierte Zylinder- bzw. Kegelspule aufgebaut, deren Rotationssymmetrieachse koaxial zur zentra len Längsachse des Aufspreizdorns 11 verläuft. Das Feld wird dadurch sehr gut rotationssymmetrisch und es kann ein Vorauseilen des Feldes zum Kopfende 10 hin erreicht werden. 2 shows a preferred arrangement of a magnetic coil 9 at the head end 10 of the expanding mandrel 11 the gripping mechanism of the docking service satellite. The magnetic coil 9 whose winding 12 on a core 13 or a bobbin 13 is applied, is constructed as a combined cylindrical or conical coil, the rotational axis of symmetry coaxial with the ZENTRA len longitudinal axis of the expanding mandrel 11 runs. The field becomes very well rotationally symmetric and it can advance the field to the head end 10 be reached.

Da in Richtung des Andock-Werkzeugs kein Feld sinnvoll ist, ist eine Führung desselben mittels eines als geblechter Eisenkern oder mittels eines als Ferritkern ausgeführten Kerns 13 zweckmäßig. Die den Aufspreizdorn 11 kranzartig einhüllenden Spreizklammern 13 spreizen sich beim Zurückziehen des Aufspreizdornes 11 nach außen zu der in 2 nicht dargestellten Düsenwandung hin ab.Since no field is meaningful in the direction of the docking tool, a guide is the same by means of a core iron core or by means of a core designed as a ferrite core 13 appropriate. The the expanding mandrel 11 coronary enveloping expansion clips 13 spread when retracting the expanding mandrel 11 outward to the in 2 not shown nozzle wall down.

Bei einer weiteren Realisierungsform einer Vorrichtung zur kontrollierten Einführung des Greifmechanismus des Andock-Werkzeugs des Service-Satelliten in den Düsenhals des Apogäum-Triebwerkes des zum Andocken vorgesehenen Zielsatelliten sind außen am Andock-Werkzeug entlang des Umfangs gleichmäßig verteilt mehrere hochauflösende Abstandssensoren angebracht, die den Abstand zur Wandung des Düsenhalses messen und jeweils ein Abstandssignal abgeben. Im Service-Satelliten ist eine während des Einführungsvorgangs bis zum Aufspreizen des Greifmechanismus wirksame Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, welche die Abstandssignale aufnimmt und auf der Basis dieser Abstandssignale eine Berechnung zur Steuerung der Service-Satelliten-Antriebe vornimmt, so dass die zentrale Längsachse des Aufspreizdorns mit der Rotationssymmetrieachse des Düsenhalses präzise zusammenfällt.at Another embodiment of a device for controlled introduction the gripping mechanism of the docking tool of the service satellite in the nozzle throat of the apogee engine of docking intended satellites are outside the docking tool evenly distributed along the circumference several high-resolution Distance sensors attached, the distance to the wall of the nozzle neck measure and give each a distance signal. In the service satellite is one during of the induction process until the spreading of the gripping mechanism effective control device is provided, which receives the distance signals and on the Based on these distance signals a calculation to control the service satellite drives performs, so that the central longitudinal axis of the expanding mandrel with the rotational symmetry axis of the nozzle neck precise coincides.

11: Aufspreizdornspreader mandrel
22: Spreizklammernexpanding clamps
33: Betätigungskopfactuating head
44: Düsenhalsnozzle throat
55: Düsejet
66: Kopfende des Greifmechanismushead the gripping mechanism
77: Metallische Wandung der DüseMetallic Wall of the nozzle
88th: Magnetspulesolenoid
99: Magnetspulesolenoid
1010: Kopfendehead
1111: Aufspreizdornspreader mandrel
1212: Wicklungwinding
1313: Kern/SpulenkörperCore / bobbin
1414: Spreizklammernexpanding clamps

Claims

Apparatus for docking a service satellite in the nozzle throat of an apogee engine of a target satellite in circulation by means of a docking tool attached to the service satellite having a gripping mechanism provided with a central, longitudinally displaceable spreader and two or more expansion clamps embracing the spreader mandrel Controlled insertable into the nozzle throat and by longitudinal displacement of the expanding mandrel by means of the spread-apart expansion wedges positively and non-positively clamped to the metallic wall of the nozzle neck, characterized in that the gripper mechanism of the docking tool of the service satellite a magnetic coil ( 8th ) is arranged with an open iron or ferrite core, which generates a current-symmetric around the longitudinal axis of the gripping mechanism, expansive magnetic alternating field which in the metallic wall ( 7 ) of the nozzle neck ( 4 ) of the apogee engine of the target satellite induces an eddy current, which in turn builds up a magnetic field which opposes the generating magnetic field and causes a repulsion of the magnetic coil from the wall of the nozzle throat of the apogee engine of the target satellite.

Apparatus according to claim 1, characterized ge indicates that the magnetic coil ( 8th ) protruding in the direction of insertion at the head end ( 6 ) of the expanding mandrel ( 1 ) of the gripping mechanism is mounted.

Device according to claim 2, characterized in that the magnetic coil ( 8th ) is constructed in the manner of an electric motor armature.

Device according to claim 3, characterized in that the magnetic coil ( 8th ) has an even number of poles, with alternating north and south poles or alternately follow in the reverse direction of current flow direction south and north pole.

Device according to claim 2, characterized in that the magnetic coil ( 9 ) is constructed as a rotationally symmetrical cylindrical, conical and / or truncated cone, wherein the lateral surface can also be bulbous shaped, and that the magnetic coil is arranged such that its rotational symmetry axis coincides with the central longitudinal axis of the gripping mechanism.

Apparatus according to claim 5, characterized in that the magnetic coil ( 9 ) to guide their magnetic alternating field a laminated iron core ( 13 ) or a ferrite core, so that no field develops in the direction of the gripping mechanism.

Device according to claim 1, characterized in that that the magnetic field generating an alternating field around the circumference of essentially a cylindrical body forming docking tool around.

Device according to claim 7, characterized in that that the magnetic coil in a shielding the docking tool covering rotationally symmetrical ferrite or iron sheet pan is arranged so that the generated field is kept away from the inside of the docking tool is.

Apparatus according to claim 7 or 8, characterized that in the axial direction of the docking tool next to each other at least two the same type magnet coils are arranged and that the total then Magnetic coils are exposed to a current pattern offset by 360 ° / n in each case be, so that also in the axial direction of the nozzle of the apogee engine of the target satellite personnel generating traveling field arises.

Device according to claim 9, characterized in that that n = 3 is chosen is.

Device according to claim 9 or 10, characterized that by means of the magnetic coils and their staggered current patterns developed traveling field is designed so that by this traveling field resulting force is directed so that the docking tool without additional Drive into the nozzle throat interior of the apogee engine of the target satellite.

Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that to avoid excessive heating of the magnetic coil ( 8th ) the power supply duration of the solenoid coil and thus the activation period of the centered introduction of the gripping mechanism of the docking tool in the nozzle throat ( 4 ) of the apogee engine of the target satellite is limited to such a period of time that the resulting heat is absorbed by the heat capacity of the magnetic coil.

Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that to avoid excessive heating of the magnetic coil ( 8th ) in the interior of the expanding mandrel ( 1 ) Guided heat pipe is provided, which dissipates the heat into the interior of the docking tool, in which it is distributed to a sufficiently large surface and a sufficiently high heat capacity.

Device according to claim 1, characterized in that that outside On the docking tool along the circumference evenly distributed several high-resolution distance sensors are attached, which measure the distance to the wall of the nozzle neck and each give a distance signal, and that in the service satellites one during of the induction process until the spreading of the gripping mechanism effective control device is provided, which receives the distance signals and on the Based on these distance signals performs a calculation to control the service satellite drives, so that the central longitudinal axis of the expanding mandrel with the rotational symmetry axis of the nozzle neck precise coincides.