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(11) | EP 0 147 669 A2 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Knoten für Fachwerkstrukturen aus Faserverbundwerkstoff |
| (57) Knotenverbindung zur Befestigung von Reflektorpaneelen an einer Fachwerk-Tragkonstruktion
eines Radioteleskops, wobei die Stäbe des Fachwerks und die Reflektorpaneele aus Faserverbundwerkstoff
bestehen und zwischen dem als Kugel ausgebildeten Zentralkörper des Knotens und den
Reflektorpaneelen eine Justiereinrichtung für die Reflektorpaneele vorhanden ist. |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Knotenverbindung zur Befestigung von Reflektorpaneelen in einer Fachwerk-Tragkonstruktion eines Radioteleskops, wobei die Stäbe des Fachwerks und die Reflektorpaneele aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK, carbonfiber composite) bestehen.
[0002] An eine Knotenverbindung dieser Art werden folgende Anforderungen gestellt:
- hohe Steifigkeit
- Trennbarkeit für wiederholtes Zerlegen und Montieren der Fachwerkstruktur
- geringe Wärmedehnung
- geringes Gewicht
- sichere Lagerung für die Paneele und für eine Tragkonstruktion eines Subreflektors
- geringe Momenteinleitung am Knoten durch die Paneellagerung
- geringe Momenteinleitung in die Paneele durch die Lagerung
- einfache Montage der Paneele und gute Zugänglichkeit zu den Justierelementen
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Knotenverbindung zu schaffen, die für Fachwerkstrukturen aus Faserverbundwerkstoffen geeignet ist und gleichzeitig eine gute Justierbarkeit der Reflektorpaneele ermöglicht, so dass nach einmaliger Justierung eine Nachjustierung nur in grossen Zeitabständen erforderlich ist.
[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
[0005] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Fachwerk-Traskonstruktion eines Radioteleskops in prinzipieller Darstellung
Fig. 2 und 3 die Befestigung von Stäben des Fachwerks an einem Knoten
Fig. 4 eine Knotenverbindung mit Paneellagerung in Schnittdarstellung
Fig. 5 bis 7 Einzelheiten von Fig. 4
Fig. 8 eine Draufsicht auf ein Paneel
Fig. 9 eine Ausgestaltung des Gegenstands von Fig. 4 und
Fig. 10 eine weitere Ausführungsform der Verbindung einer Stange mit einem Knoten.
[0006] Fig. 1 zeigt eine Fachwerk-Tragkonstruktion eines Radioteleskops in prinzipieller Darstellung. Der Hauptreflektor 4 besteht aus Paneelen 6, die an einer aus Knoten 8 und Stäben 9 bestehenden Fachwerk-Tragkonstruktion 10 gelagert sind. Ein Subreflektor 12 ist im Hauptreflektor 4 angeordnet; seine Stützbeine 14 stützen sich an den Knoten 8 ab.
[0007] Das in Fig. 2, 3 und 4 gezeigte Zentralstück eines Knotens 8 ist ein kugel-, doppelkegel- oder vieleckförmiger Körper 16, in den entsprechend der Anzahl der zusammentreffenden Fachwerkstäbe 9 Bolzen 18 in der jeweiligen Richtung der Stäbe eingesetzt sind. Die Verbindung zwischen Hohlkörper 16 und Bolzen 18 erfolgt je nach Werkstoff und aufzunehmender Last durch Schweiss-, Löt-, Schrumpf-, Klebe- oder Schraubverbindung (in den Figuren sind Kehlnahtschweissverbindungen gezeichnet).
[0008] Die Bolzen 18 sind an den stirnseitigen Anlageflächen 20 der Fachwerkstäbe 9 eben (flach) oder ballig (kugelkalottenförmig) ausgeführt, je nachdem ob eine Winkeleinstellmöglichkeit für die Fachwerkstäbe 9 erforderlich ist oder nicht. Damit ist ein biegesteifer Stabanschluss über Form- oder Kraftschluss möglich (in Fig. 2 und 3 ist ein biegesteifer Kraftschluss gezeichnet).
[0009] Der Fachwerkstabanschluss (Fig. 2 und 3) erfolgt durch überwurfverschraubung 22 und 24. Durch die Art der Uberwurfverschraubung 22 gemäss Fig. 2 wird in Stabrichtung ein sehr steifer, unter Vorspannung stehender Stabanschluss erzielt, weil die Stabkopfelemente 26 und 28, die unter sich miteinander verschraubt und mit dem aus faserverstärktem Werkstoff bestehenden Stab verklebt sind, unter Zug- bzw. Druckspannung montiert'werden.
[0010] Auf dem Hohlkörper 8 ist eine Kreuzplatte 30 mit Zentrieransatz 32 (Fig. 4) aufgesetzt und durch eine Schraube 34 und einen Paßstift 36 in ihrer Position formschlüssig gehalten. Bohrungen 37 der Kreuzplatte 30 dienen zur Aufnahme der Paneellagerbuchsen 38, die mittels Schraubverbindung 40 fest in der Kreuzplatte 30 eingespannt sind.
[0011] Auf den Kreuzplatten 30 können nach Bedarf auch die Stützbeine 14 für den Subreflektor 12 aufgesetzt werden (nicht gezeigt). Je nach geometrischen Verhältnissen (Winkelstellung der Beine) sind an den betreffenden Kreuzplazten 30 die Aufnahmebohrungen 36 für die Paneellagerbuchser 38 zu verlegen; dies bedingt eine Vergrösserung der Kreuzplitten 30.
[0012] Nachfolgend wird die Justiereinrichtung 31 beschrieben:
An den Lagerungsstellen der segmentförmigen Paneele 6 befinden sich jeweils eine Grundplatte 39 und eine Klemmplatte 42, die mittels Schrauben 45 miteinander verbunden sind. Zwischen diesen beiden Platten liegt eine Einstellplatte 44, die sich über Langlöcher 46 (Fig. 6) gegen die Platten 39 und 42 bei gelösten Schrauben 43 verschieben lässt (z.B. mit einem Exzenterschlüssel, der in einer Bohrung 48 der Klemmplatte 42 (Fig. 8) geführt wird und mit seinem Exzenterstift in das Langloch'52 der Einstellplatte 44 eingreift). Diese Einstellplatte ist über Schlitze 54 formschlüssig mit den Nocken 56 (Fig. 4) einer Scheibe 58 verbunden. Die Scheibe 58 ist wiederum am Kugelbolzen 60 teils formschlüssig und teils durch den Druck der Feder 61 kraftschlüssig gehalten, so dass sich diese Scheibe 58 in horizontaler Richtung nicht gegen den Kugelbolzen 60 verschieben lässt. Der Kugelbolzen 60 ist durch den Stift 62 gegen Drehung gesichert und wird durch Einstellschraube 43 gegen die Feder 61 verstellt. Der Kugelbolzen 60 weist ein Innengewinde 63 auf,'in das die Schraube 43 eingreift. Durch diese Anordnung ergeben sich folgende Einstellmöglichkeiten für die Paneele 6:
1. Horizontale Einstellung (x- bzw. y-Richtung) durch Verschiebung der Klemmplatte 44 (mittels Exzenterschlüssel);
2. Vertikale Einstellung (z-Richtung) durch axiale Verschiebung des Kugelbolzens 60 mittels Einstellschraube 43;
3. Freie Beweglichkeit der Paneele gegenüber der Fachwerkstruktur infolge Wärme- und Feuchtigkeitsdehnung in horizontaler Richtung (x-y) durch Anordnung der Klemmplatte 44 am Paneel bzw. durch Entfernen der Nocken 56 an einer Scheibe 58.
[0013] Fig. 8 zeigt ein Paneel 6 von Fig. 1 in Draufsicht, wobei die Verschiebemöglichkeiten und Justiermöglichkeiten für die Bolzen 60 dargestellt sind. Zu erkennen sind die rechteckigen Aussparungen im Paneel, die die Verschiebung in einer Bewegungsrichtung ermöglichen und die Lage des in x-y-Richtung frei beweglichen Lagers.
[0015] In Fig. 9 ist die Einstellschraube 43 von Fig. 4 durch eine Differentialschraube 70 ersetzt. Die Differentialschraube 70 weist ein Innengewinde 72 und ein Aussengewinde 74 auf. Das Aussengewinde 74 greift in ein Gewindeteil 76 der Paneellagerbuchse 38 ein und das Innengewinde 72 wirkt zusammen mit einem Aussengewindeteil 78 des Kugelbolzens 60. Die Steigungen der Gewinde sind nun so aufeinander abgestimmt, dass sich bei Verdrehen der Schraube 70 eine Differentialwirkung auf den Vorschub des Kugelbolzens 60 ergibt. Durch Anziehen oder Lösen der Schraube 70 um kleine Winkel ergibt sich am Kugelbolzen eine minimale, jedoch genau definierte Höhenverstellung.
[0016] Fig. 10 zeigt zwei Knoten 8 von Fig. 1 - 3, die hier als Kugel oder Frästeil ausgebildet sind. In diese Teile sind die Enden der Stangen 9 eingeschraubt (Bezugszeichen 88). Die Stange wird beim Einbau zwischen die ortsfesten Knoten 8 eingesetzt und der eine Stangenkopf 80 wird in das eine Teil 8 eingeschraubt. Das in einer Hülse 84 gelagerte Schraubteil 82 am anderen Stangenende befindet sich zum grössten Teil innerhalb der Stange 9 und wird nun aus der Stange herausgezogen und mit dem anderen Knoten 8 verschraubt (Bezugszeichen 88). Danach wird die Überwurfmutter 86 angezogen und gegen Hülse 84 und Stange 9 verspannt.