JP2003291231A - 複合材パネル - Google Patents
複合材パネルInfo
- Publication number
- JP2003291231A JP2003291231A JP2002094730A JP2002094730A JP2003291231A JP 2003291231 A JP2003291231 A JP 2003291231A JP 2002094730 A JP2002094730 A JP 2002094730A JP 2002094730 A JP2002094730 A JP 2002094730A JP 2003291231 A JP2003291231 A JP 2003291231A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- composite material
- skin
- panel
- memory alloy
- load
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 衛星の軌道上温度変動に対して発生する異種
材料の線膨張係数の違いによる熱応力を低減せしめる機
能を持つ、複合材ハニカムパネル及び複合材表皮４を得
る。 【解決手段】 ハニカムパネルの複合材表皮１に、分割
部を設け、この隙間に複合材よりも剛性が低くかつ、延
性を有する材料を配置して、複合材表皮１に引張りが働
く場合は低剛性部材が荷重を分担し、圧縮、せん断、曲
げが働く場合は、複合材表皮１が低剛性部材を押しつぶ
して接触することで、荷重を伝達する。この低剛性部材
として形状記憶合金２を用いることで、温度による形状
復元力を利用する。
材料の線膨張係数の違いによる熱応力を低減せしめる機
能を持つ、複合材ハニカムパネル及び複合材表皮４を得
る。 【解決手段】 ハニカムパネルの複合材表皮１に、分割
部を設け、この隙間に複合材よりも剛性が低くかつ、延
性を有する材料を配置して、複合材表皮１に引張りが働
く場合は低剛性部材が荷重を分担し、圧縮、せん断、曲
げが働く場合は、複合材表皮１が低剛性部材を押しつぶ
して接触することで、荷重を伝達する。この低剛性部材
として形状記憶合金２を用いることで、温度による形状
復元力を利用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、衛星を構成する
複合材パネルと複合材パネルの表皮に関するものであ
る。
複合材パネルと複合材パネルの表皮に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図６は一般的な人工衛星の構成を示す図
であり、１１は南北面パネル、１２は東西面パネル、１
３は地球指向面パネルである。南北面パネル１１は通
常、衛星に搭載される機器の発熱を伝達及び廃熱するた
めに、熱伝導に優れる金属表皮４を持つハニカム・コア
・パネルで製作されている。通常は軽量化の目的で主に
アルミ製表皮のハニカム・コア・パネルが使用される。
東西面パネル１２は衛星の構造を軽量な部材で製作する
ために、複合材表皮１を持つハニカム・コア・パネルで
製作されている。
であり、１１は南北面パネル、１２は東西面パネル、１
３は地球指向面パネルである。南北面パネル１１は通
常、衛星に搭載される機器の発熱を伝達及び廃熱するた
めに、熱伝導に優れる金属表皮４を持つハニカム・コア
・パネルで製作されている。通常は軽量化の目的で主に
アルミ製表皮のハニカム・コア・パネルが使用される。
東西面パネル１２は衛星の構造を軽量な部材で製作する
ために、複合材表皮１を持つハニカム・コア・パネルで
製作されている。
【０００３】地球指向面パネル１３を含む水平パネル類
は軽量な部材で構造を形成するとともに、搭載される機
器の性能に影響を及ぼす高い寸法安定性のために複合材
表皮１を持つハニカム・コア・パネルで製作されてい
る。これらのパネルは衛星構造を形作り、衛星軌道まで
の環境条件の中で負荷される荷重に耐荷することが要求
されるとともに、軌道上での運用時環境によって発生す
る様々な荷重に耐えなければならない。
は軽量な部材で構造を形成するとともに、搭載される機
器の性能に影響を及ぼす高い寸法安定性のために複合材
表皮１を持つハニカム・コア・パネルで製作されてい
る。これらのパネルは衛星構造を形作り、衛星軌道まで
の環境条件の中で負荷される荷重に耐荷することが要求
されるとともに、軌道上での運用時環境によって発生す
る様々な荷重に耐えなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の構造様式では、
金属表皮パネルと複合材パネルが隣接して存在し、しか
も、高い寸法安定性のために、剛固定に近い方式で結合
されている。そのため、線膨張係数の違う異種の材料の
結合部では、軌道上の温度変動の中で、高い熱応力が発
生している。
金属表皮パネルと複合材パネルが隣接して存在し、しか
も、高い寸法安定性のために、剛固定に近い方式で結合
されている。そのため、線膨張係数の違う異種の材料の
結合部では、軌道上の温度変動の中で、高い熱応力が発
生している。
【０００５】一部の結合部においては、この熱応力が評
定となり、結合部の補強を余儀なくされており、重量増
の一因となっており、軽量化のために複合材パネルを使
用したにも関わらず、複合材パネルにしたために余分な
重量を費やさなければならない結果となっている。ま
た、この熱応力を緩和しようと結合点を切断する方式も
採用されており、このことにより、高い寸法安定性を達
成するために複合材パネルを使用したにも関わらず、結
合点間が広くなり、寸法安定が達成できなくなることが
ある。
定となり、結合部の補強を余儀なくされており、重量増
の一因となっており、軽量化のために複合材パネルを使
用したにも関わらず、複合材パネルにしたために余分な
重量を費やさなければならない結果となっている。ま
た、この熱応力を緩和しようと結合点を切断する方式も
採用されており、このことにより、高い寸法安定性を達
成するために複合材パネルを使用したにも関わらず、結
合点間が広くなり、寸法安定が達成できなくなることが
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明による複合材パ
ネルは、異種材料パネルと結合している複合材パネルに
おいて、複合材料から成る複合材表皮をその中央部付近
で分割し、上記複合材表皮の分割した部分で異種材料を
使用し、上記複合材表皮で上記複合材料と上記異種材料
を接合するものである。
ネルは、異種材料パネルと結合している複合材パネルに
おいて、複合材料から成る複合材表皮をその中央部付近
で分割し、上記複合材表皮の分割した部分で異種材料を
使用し、上記複合材表皮で上記複合材料と上記異種材料
を接合するものである。
【０００７】また、上記異種材料として、複合材料に比
べ剛性の低い形状記憶合金を使用するものでも良い。
べ剛性の低い形状記憶合金を使用するものでも良い。
【０００８】なお、複合材表皮をその中央部付近で鋸刃
状に表皮分割するものでも良い。
状に表皮分割するものでも良い。
【０００９】さらに、複合材表皮をその中央部付近で分
割し多層化し、各層対応の分割位置が異なるようにした
ものである。
割し多層化し、各層対応の分割位置が異なるようにした
ものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示す図であり、図１（ａ）は複合材パネ
ル、図１（ｂ）は金属製パネルを示しており、１は複合
材パネルの複合材表皮、２は形状記憶合金、３はハニカ
ムコアである。４は金属製パネルの金属表皮（アルミ合
金等）である。ハニカムコアは複合材パネルのハニカム
コア３と同じである。複合材パネルの複合材表皮１はM
５０Ｊ、M５５Ｊ、M６０Ｊ等の高弾性複合材料、形状記
憶合金２はTｉ−Nｉ、ハニカムコア３はアルミハニカム
コアが使用される。金属製パネルの金属表皮４はアルミ
合金（２０２４−T８１等）が使用される。複合材表皮
１を成形時に、複合材表皮１のほぼ中央部に一部分割し
て隙間をあけ、この隙間に形状記憶合金２を配置して構
造用接着剤（REDUX３１２、FM−３７等）によって、複
合材成形時の加圧、加熱サイクルで成形し、複合材パネ
ルを製造する。
実施の形態１を示す図であり、図１（ａ）は複合材パネ
ル、図１（ｂ）は金属製パネルを示しており、１は複合
材パネルの複合材表皮、２は形状記憶合金、３はハニカ
ムコアである。４は金属製パネルの金属表皮（アルミ合
金等）である。ハニカムコアは複合材パネルのハニカム
コア３と同じである。複合材パネルの複合材表皮１はM
５０Ｊ、M５５Ｊ、M６０Ｊ等の高弾性複合材料、形状記
憶合金２はTｉ−Nｉ、ハニカムコア３はアルミハニカム
コアが使用される。金属製パネルの金属表皮４はアルミ
合金（２０２４−T８１等）が使用される。複合材表皮
１を成形時に、複合材表皮１のほぼ中央部に一部分割し
て隙間をあけ、この隙間に形状記憶合金２を配置して構
造用接着剤（REDUX３１２、FM−３７等）によって、複
合材成形時の加圧、加熱サイクルで成形し、複合材パネ
ルを製造する。
【００１１】複合材パネルは、複合材表皮１に、温度変
動により発生する金属の線膨張変位と複合材の線膨張変
位の差を逃がせる機構を具備したものである。
動により発生する金属の線膨張変位と複合材の線膨張変
位の差を逃がせる機構を具備したものである。
【００１２】まず、衛星の各パネルは打上げ前に地上で
室温において組立てられ、衛星が衛星軌道に投入された
後は、衛星軌道上の位置により衛星は機器の発熱及び太
陽熱輻射等の影響を受けて約１００Ｋ近い温度変動を受
ける。この温度変動によりアルミ等の金属性表皮ハニカ
ム・コア・パネルは金属表皮４の線膨張係数が２３×１
０−６／Kと線膨張係数が大きく、線膨張で伸びるのに
対して、複合材パネルの複合材表皮１は線膨張係数が−
０．１×１０−６〜３×１０−６／K程度であり、金属
に比較して一桁若しくは二桁小さく、場合によっては逆
に縮むものもある。
室温において組立てられ、衛星が衛星軌道に投入された
後は、衛星軌道上の位置により衛星は機器の発熱及び太
陽熱輻射等の影響を受けて約１００Ｋ近い温度変動を受
ける。この温度変動によりアルミ等の金属性表皮ハニカ
ム・コア・パネルは金属表皮４の線膨張係数が２３×１
０−６／Kと線膨張係数が大きく、線膨張で伸びるのに
対して、複合材パネルの複合材表皮１は線膨張係数が−
０．１×１０−６〜３×１０−６／K程度であり、金属
に比較して一桁若しくは二桁小さく、場合によっては逆
に縮むものもある。
【００１３】そのため、この線膨張の違いにより、複合
材パネルは変形量の大きい金属製パネルの変形に引張ら
れて、引張荷重が、金属製パネルは変形量の小さい複合
材パネルに拘束されて圧縮荷重が負荷される。複合材表
皮１を分割することで、この温度変動により発生する金
属製パネルの変形を複合材パネルで拘束しないように複
合材パネルの変位を逃がし、熱応力を緩和させるもので
ある。なお、隙間に配置されている形状記憶合金２は７
％近い非常に高い延性を持っているため、複合材表皮１
の変形に追従するが、複合材表皮の剛性が積層板におい
て１２０GPaと非常に高いのに対して、形状記憶合金２
の剛性は見かけ上２８GPａと剛性が低いため、形状記憶
合金２の変形により発生する応力は小さい。
材パネルは変形量の大きい金属製パネルの変形に引張ら
れて、引張荷重が、金属製パネルは変形量の小さい複合
材パネルに拘束されて圧縮荷重が負荷される。複合材表
皮１を分割することで、この温度変動により発生する金
属製パネルの変形を複合材パネルで拘束しないように複
合材パネルの変位を逃がし、熱応力を緩和させるもので
ある。なお、隙間に配置されている形状記憶合金２は７
％近い非常に高い延性を持っているため、複合材表皮１
の変形に追従するが、複合材表皮の剛性が積層板におい
て１２０GPaと非常に高いのに対して、形状記憶合金２
の剛性は見かけ上２８GPａと剛性が低いため、形状記憶
合金２の変形により発生する応力は小さい。
【００１４】実施の形態２．図２はこの発明の実施形態
２へ張力を加えた場合の動作概略を示す図であり、図２
（ａ）は複合材パネル、図２（ｂ）は金属製パネルを示
しており、５は変形後複合材表皮、６は変形前複合材表
皮、７は変形後形状記憶合金、８は変形前形状記憶合金
である。複合材表皮１の上下方向で引っ張り力が働き、
外部方向へ変形が生じると、変形前複合材表皮６は変形
後複合材表皮５の点線の部分まで拡張するとともに、変
形前形状記憶合金８も変形後形状記憶合金７の点線の部
分まで拡張する。この場合、複合材表皮１に負荷される
引っ張り力のうちの大部分が、形状記憶合金２の変形に
消費され、複合材表皮１の変形に消費される荷重は小さ
い。従って、同じ荷重を負荷した場合においては、本発
明による複合材パネルの方が、従来の複合材パネルに比
較して変形が大きく、同じ変形をさせた場合には本発明
による複合材パネルの方が作用する荷重は小さい。よっ
て、金属製パネルの変形に複合材パネルが追従させられ
るような場合、本発明による複合材パネルは作用する荷
重を減じることができる。
２へ張力を加えた場合の動作概略を示す図であり、図２
（ａ）は複合材パネル、図２（ｂ）は金属製パネルを示
しており、５は変形後複合材表皮、６は変形前複合材表
皮、７は変形後形状記憶合金、８は変形前形状記憶合金
である。複合材表皮１の上下方向で引っ張り力が働き、
外部方向へ変形が生じると、変形前複合材表皮６は変形
後複合材表皮５の点線の部分まで拡張するとともに、変
形前形状記憶合金８も変形後形状記憶合金７の点線の部
分まで拡張する。この場合、複合材表皮１に負荷される
引っ張り力のうちの大部分が、形状記憶合金２の変形に
消費され、複合材表皮１の変形に消費される荷重は小さ
い。従って、同じ荷重を負荷した場合においては、本発
明による複合材パネルの方が、従来の複合材パネルに比
較して変形が大きく、同じ変形をさせた場合には本発明
による複合材パネルの方が作用する荷重は小さい。よっ
て、金属製パネルの変形に複合材パネルが追従させられ
るような場合、本発明による複合材パネルは作用する荷
重を減じることができる。
【００１５】以上によれば、温度変動により発生する結
合点での熱応力を簡便な機構で緩和することが可能とな
り、結合点への補強等が不要となり、構造を軽量化する
ことに効果がある。また、本発明による緩和機構は非常
に簡単な機構であるため、製造上のコスト上昇を抑える
ことに効果がある。部品点数も少ないため、機構として
の信頼性も高くできることに効果がある。
合点での熱応力を簡便な機構で緩和することが可能とな
り、結合点への補強等が不要となり、構造を軽量化する
ことに効果がある。また、本発明による緩和機構は非常
に簡単な機構であるため、製造上のコスト上昇を抑える
ことに効果がある。部品点数も少ないため、機構として
の信頼性も高くできることに効果がある。
【００１６】衛星の各構造部材は打上時の環境において
主に圧縮荷重が負荷され、ほとんどの部材において、こ
の圧縮荷重が評定となっている。
主に圧縮荷重が負荷され、ほとんどの部材において、こ
の圧縮荷重が評定となっている。
【００１７】複合材パネルの複合材表皮１はM５０Ｊ、M
５５Ｊ、M６０Ｊ等の高弾性複合材料であり、分割され
ているが、隙間にTｉ−Nｉ等の形状記憶合金２を配置し
てあるため、圧縮荷重に対しては、剛性の高い複合材表
皮１が剛性の低い形状記憶合金２を押しつぶして接触
し、圧縮荷重を伝達する。また、高剛性の複合材表皮１
が接触することにより圧縮荷重に対する寸法安定性を有
する。
５５Ｊ、M６０Ｊ等の高弾性複合材料であり、分割され
ているが、隙間にTｉ−Nｉ等の形状記憶合金２を配置し
てあるため、圧縮荷重に対しては、剛性の高い複合材表
皮１が剛性の低い形状記憶合金２を押しつぶして接触
し、圧縮荷重を伝達する。また、高剛性の複合材表皮１
が接触することにより圧縮荷重に対する寸法安定性を有
する。
【００１８】図３はこの発明の実施形態２へ圧縮力を加
えた場合のの動作概略を示す図であり、図３（ａ）は複
合材パネル、図３（ｂ）は金属製パネルを示しており、
５〜８は図２と同じものである。複合材表皮１の上方向
から押圧力が働き、内部方向へ変形が生じると、変形前
複合材表皮６の点線の部分は変形後複合材表皮５まで縮
小するとともに、変形前形状記憶合金８の点線の部分も
変形後形状記憶合金７の実線の部分まで縮小する。
えた場合のの動作概略を示す図であり、図３（ａ）は複
合材パネル、図３（ｂ）は金属製パネルを示しており、
５〜８は図２と同じものである。複合材表皮１の上方向
から押圧力が働き、内部方向へ変形が生じると、変形前
複合材表皮６の点線の部分は変形後複合材表皮５まで縮
小するとともに、変形前形状記憶合金８の点線の部分も
変形後形状記憶合金７の実線の部分まで縮小する。
【００１９】複合材パネルは、複合材表皮１に、圧縮荷
重が負荷された場合に圧縮荷重を伝達し、圧縮による寸
法安定性を有するように、圧縮による複合材表皮１の接
触面を具備したものである。
重が負荷された場合に圧縮荷重を伝達し、圧縮による寸
法安定性を有するように、圧縮による複合材表皮１の接
触面を具備したものである。
【００２０】以上によれば、熱応力緩和の目的で採用さ
れる結合点の削除と異なり、圧縮荷重を伝達することが
できるとともに、圧縮方向の寸法安定性があるため、別
の荷重経路を設ける必要も無く、特殊なアライメント機
能を設ける必要もない。これにより構造の軽量化に効果
がある。
れる結合点の削除と異なり、圧縮荷重を伝達することが
できるとともに、圧縮方向の寸法安定性があるため、別
の荷重経路を設ける必要も無く、特殊なアライメント機
能を設ける必要もない。これにより構造の軽量化に効果
がある。
【００２１】また、部品点数も少なくなるため、コスト
の削減及び信頼性の向上に効果がある。また、熱応力に
対して結合点を補強する方式の場合、補強された結合点
の剛性が上がり、結合点周辺の剛性分布が変化し、結合
点に荷重が集中し破壊の可能性が上昇するが、本発明の
場合、表皮の分割様式により、熱応力を緩和しているた
め、特に結合点は特異点とならないため、破壊の可能性
を減少させることに効果がある。
の削減及び信頼性の向上に効果がある。また、熱応力に
対して結合点を補強する方式の場合、補強された結合点
の剛性が上がり、結合点周辺の剛性分布が変化し、結合
点に荷重が集中し破壊の可能性が上昇するが、本発明の
場合、表皮の分割様式により、熱応力を緩和しているた
め、特に結合点は特異点とならないため、破壊の可能性
を減少させることに効果がある。
【００２２】実施の形態３．図４は実施形態３の動作概
略を示す図であり、７、８は図１の説明と同じものであ
る。複合材表皮１の横方向から押圧力が働き、横方向へ
変形が生じると、変形前形状記憶合金８の点線の部分が
変形後形状記憶合金７の実線の部分まで変形する。
略を示す図であり、７、８は図１の説明と同じものであ
る。複合材表皮１の横方向から押圧力が働き、横方向へ
変形が生じると、変形前形状記憶合金８の点線の部分が
変形後形状記憶合金７の実線の部分まで変形する。
【００２３】衛星の各パネルはその搭載される機器等の
重量及び材質等の違いにより、打上環境時に変形する量
が各々違ってくる。
重量及び材質等の違いにより、打上環境時に変形する量
が各々違ってくる。
【００２４】このため、各パネルはこの変形量の違いの
ため、せん断荷重を受ける。本発明による複合材パネル
は複合材表皮１はM５０Ｊ、M５５Ｊ、M６０Ｊ等の高弾
性複合材料であり、分割されているが、この分割部形状
は鋸刃状としており、隙間にはTｉ−Nｉ等の形状記憶合
金２を配置してあるため、せん断荷重に対しては、剛性
の高い複合材表皮１が剛性の低い形状記憶合金２を押し
つぶして複合材表皮が接触し、せん断荷重を伝達する。
また、高剛性の複合材表皮１が接触することによりせん
断荷重に対する寸法安定性を有する。
ため、せん断荷重を受ける。本発明による複合材パネル
は複合材表皮１はM５０Ｊ、M５５Ｊ、M６０Ｊ等の高弾
性複合材料であり、分割されているが、この分割部形状
は鋸刃状としており、隙間にはTｉ−Nｉ等の形状記憶合
金２を配置してあるため、せん断荷重に対しては、剛性
の高い複合材表皮１が剛性の低い形状記憶合金２を押し
つぶして複合材表皮が接触し、せん断荷重を伝達する。
また、高剛性の複合材表皮１が接触することによりせん
断荷重に対する寸法安定性を有する。
【００２５】複合材パネルは、複合材表皮１に、せん断
荷重が負荷された場合にせん断荷重を伝達し、せん断に
よる寸法安定性を有するように、せん断方向に剛性の高
い複合材表皮の接触面を具備したものである。
荷重が負荷された場合にせん断荷重を伝達し、せん断に
よる寸法安定性を有するように、せん断方向に剛性の高
い複合材表皮の接触面を具備したものである。
【００２６】以上によれば、熱応力緩和の目的で採用さ
れる結合点の削除と異なり、せん断荷重を伝達すること
ができるとともに、せん断方向の寸法安定性があるた
め、別の荷重経路を設ける必要も無く、特殊なアライメ
ント機能を設ける必要もない。これにより構造の軽量化
に効果がある。
れる結合点の削除と異なり、せん断荷重を伝達すること
ができるとともに、せん断方向の寸法安定性があるた
め、別の荷重経路を設ける必要も無く、特殊なアライメ
ント機能を設ける必要もない。これにより構造の軽量化
に効果がある。
【００２７】また、部品点数も少なくなるため、コスト
の削減及び信頼性の向上に効果がある。また、熱応力に
対して結合点を補強する方式の場合、補強された結合点
の剛性が上がり、結合点周辺の剛性分布が変化し、結合
点に荷重が集中し破壊の可能性が上昇するが、本発明の
場合、表皮の分割様式により、熱応力を緩和しているた
め、特に結合点は特異点とならないため、破壊の可能性
を減少させることに効果がある。
の削減及び信頼性の向上に効果がある。また、熱応力に
対して結合点を補強する方式の場合、補強された結合点
の剛性が上がり、結合点周辺の剛性分布が変化し、結合
点に荷重が集中し破壊の可能性が上昇するが、本発明の
場合、表皮の分割様式により、熱応力を緩和しているた
め、特に結合点は特異点とならないため、破壊の可能性
を減少させることに効果がある。
【００２８】実施の形態４．図５は実施形態４の複合材
表皮構成を示す図であり、３はハニカム・コアであり、
１、２は図１の説明と同じものである。ハニカム・コア
３の上下に形状記憶合金２を有する複合材表皮１を接合
したものであり、熱応力緩和機能を有する複合材パネル
とその表皮のうち、曲げ荷重を伝達し、曲げ荷重に対す
る寸法安定性を有する。
表皮構成を示す図であり、３はハニカム・コアであり、
１、２は図１の説明と同じものである。ハニカム・コア
３の上下に形状記憶合金２を有する複合材表皮１を接合
したものであり、熱応力緩和機能を有する複合材パネル
とその表皮のうち、曲げ荷重を伝達し、曲げ荷重に対す
る寸法安定性を有する。
【００２９】衛星の各パネルは打上環境時に、搭載され
る各機器等の重量により、面外に曲げ荷重を受ける。複
合材パネルは複合材表皮１はM５０Ｊ、M５５Ｊ、M６０
Ｊ等の高弾性複合材料であり分割されているが、板厚方
向に分割されている位置が異なるため、ハニカムパネル
全体として考えた場合、各位置での曲げ荷重を通常のハ
ニカム・コア・パネル３として分担することができるた
め、曲げ荷重を分担すると共に、曲げ荷重に対する寸法
安定性を有する。
る各機器等の重量により、面外に曲げ荷重を受ける。複
合材パネルは複合材表皮１はM５０Ｊ、M５５Ｊ、M６０
Ｊ等の高弾性複合材料であり分割されているが、板厚方
向に分割されている位置が異なるため、ハニカムパネル
全体として考えた場合、各位置での曲げ荷重を通常のハ
ニカム・コア・パネル３として分担することができるた
め、曲げ荷重を分担すると共に、曲げ荷重に対する寸法
安定性を有する。
【００３０】複合材パネルは、複合材表皮１に、曲げ荷
重が負荷された場合に曲げ荷重を伝達し、曲げによる寸
法安定性を有するように、板厚方向に位置の異なる複合
材表皮の接触面を具備したものである。
重が負荷された場合に曲げ荷重を伝達し、曲げによる寸
法安定性を有するように、板厚方向に位置の異なる複合
材表皮の接触面を具備したものである。
【００３１】以上によれば、熱応力緩和の目的で採用さ
れる結合点の削除と異なり、曲げ荷重を伝達することが
できるとともに、曲げ荷重の寸法安定性があるため、別
の荷重経路を設ける必要も無く、特殊なアライメント機
能を設ける必要もない。これにより構造の軽量化に効果
がある。
れる結合点の削除と異なり、曲げ荷重を伝達することが
できるとともに、曲げ荷重の寸法安定性があるため、別
の荷重経路を設ける必要も無く、特殊なアライメント機
能を設ける必要もない。これにより構造の軽量化に効果
がある。
【００３２】また、部品点数も少なくなるため、コスト
の削減及び信頼性の向上に効果がある。また、熱応力に
対して結合点を補強する方式の場合、補強された結合点
の剛性が上がり、結合点周辺の剛性分布が変化し、結合
点に荷重が集中し破壊の可能性が上昇するが、本発明の
場合、表皮の分割様式により、熱応力を緩和しているた
め、特に結合点は特異点とならないため、破壊の可能性
を減少させることに効果がある。
の削減及び信頼性の向上に効果がある。また、熱応力に
対して結合点を補強する方式の場合、補強された結合点
の剛性が上がり、結合点周辺の剛性分布が変化し、結合
点に荷重が集中し破壊の可能性が上昇するが、本発明の
場合、表皮の分割様式により、熱応力を緩和しているた
め、特に結合点は特異点とならないため、破壊の可能性
を減少させることに効果がある。
【００３３】本発明による複合材パネルは熱応力緩和の
ために、引張荷重方向に対して大きく変形させられる。
通常、物が大きく変形すると荷重を除荷しても、物その
ものの塑性変形分やガタ等により本来の位置まで回復で
きない。
ために、引張荷重方向に対して大きく変形させられる。
通常、物が大きく変形すると荷重を除荷しても、物その
ものの塑性変形分やガタ等により本来の位置まで回復で
きない。
【００３４】然るに本発明による複合材パネルは複合材
表皮１はM５０Ｊ、M５５Ｊ、M６０Ｊ等の高弾性複合材
料であり、複合材パネルは複合材表皮１の隙間に配置さ
れたTｉ−Nｉ等の形状記憶合金２の形状記憶効果によ
り、事前に設定された温度に対して、形状記憶合金２が
形状回復する。そのため、より高い精度での形状回復が
望める。
表皮１はM５０Ｊ、M５５Ｊ、M６０Ｊ等の高弾性複合材
料であり、複合材パネルは複合材表皮１の隙間に配置さ
れたTｉ−Nｉ等の形状記憶合金２の形状記憶効果によ
り、事前に設定された温度に対して、形状記憶合金２が
形状回復する。そのため、より高い精度での形状回復が
望める。
【００３５】複合材パネルは、複合材表皮１に、温度変
動により発生した線膨張変位を所定の寸法に戻す自己復
元機構を具備したものである。
動により発生した線膨張変位を所定の寸法に戻す自己復
元機構を具備したものである。
【００３６】以上によれば、熱応力緩和の目的で複合材
表皮１に分割部を設け、変形を起させた場合、温度減少
により初期の位置にパネルが復元する時に、形状記憶合
金２の形状記憶効果を使用できるため、特別な機構を必
要としないで済む。これにより軽量化及び信頼性の向上
に効果がある。
表皮１に分割部を設け、変形を起させた場合、温度減少
により初期の位置にパネルが復元する時に、形状記憶合
金２の形状記憶効果を使用できるため、特別な機構を必
要としないで済む。これにより軽量化及び信頼性の向上
に効果がある。
【００３７】本発明による複合材パネルは複合材表皮１
はM５０Ｊ、M５５Ｊ、M６０Ｊ等の高弾性複合材料であ
り、延性に富むTｉ−Nｉ等の形状記憶合金２を配置して
あるため、繰り返し荷重等が負荷されても、形状記憶合
金２の変形等により応力集中が緩和されるため、疲労特
性が改善される。また、亀裂発生後も形状記憶合金２の
延性のために亀裂先端での応力集中が抑制されるため、
緩亀裂進展特性を有する。
はM５０Ｊ、M５５Ｊ、M６０Ｊ等の高弾性複合材料であ
り、延性に富むTｉ−Nｉ等の形状記憶合金２を配置して
あるため、繰り返し荷重等が負荷されても、形状記憶合
金２の変形等により応力集中が緩和されるため、疲労特
性が改善される。また、亀裂発生後も形状記憶合金２の
延性のために亀裂先端での応力集中が抑制されるため、
緩亀裂進展特性を有する。
【００３８】複合材パネルは、複合材表皮１に、延性の
高い部材を配置することで、応力集中を緩和し、疲労特
性の向上を図るとともに、亀裂部近傍の応力集中を緩和
することで緩亀裂進展機構を具備するものである。
高い部材を配置することで、応力集中を緩和し、疲労特
性の向上を図るとともに、亀裂部近傍の応力集中を緩和
することで緩亀裂進展機構を具備するものである。
【００３９】以上によれば、複合材表皮１隙間部に配置
された形状記憶合金２が非常に延性に富むため、分割部
において剛性変化により発生する応力集中を緩和すると
いう効果がある。このため、本発明は繰り返し荷重及び
亀裂進展挙動に対して抑制機構として働き、疲労強度及
び損傷許容性強度の向上に効果がある。
された形状記憶合金２が非常に延性に富むため、分割部
において剛性変化により発生する応力集中を緩和すると
いう効果がある。このため、本発明は繰り返し荷重及び
亀裂進展挙動に対して抑制機構として働き、疲労強度及
び損傷許容性強度の向上に効果がある。
【００４０】複合材パネルは複合材表皮１はM５０Ｊ、M
５５Ｊ、M６０Ｊ等の高弾性複合材料であり、剛性の低
いTｉ−Nｉ等の形状記憶合金２を配置してあるため、振
動に対しては減衰材として、形状記憶合金２が働き、振
動特性が改善される。また、衝撃に対しては、パネルを
伝播する衝撃のエネルギーが形状記憶合金２の変形に費
やされ、消散するため、衝撃抑制機構としての特性を有
する。
５５Ｊ、M６０Ｊ等の高弾性複合材料であり、剛性の低
いTｉ−Nｉ等の形状記憶合金２を配置してあるため、振
動に対しては減衰材として、形状記憶合金２が働き、振
動特性が改善される。また、衝撃に対しては、パネルを
伝播する衝撃のエネルギーが形状記憶合金２の変形に費
やされ、消散するため、衝撃抑制機構としての特性を有
する。
【００４１】複合材パネルは、複合材表皮１に、剛性の
低い部材を配置することで、振動及び衝撃によるエネル
ギーを消散させ、振動抑制及び衝撃緩和機構を具備する
ものである。
低い部材を配置することで、振動及び衝撃によるエネル
ギーを消散させ、振動抑制及び衝撃緩和機構を具備する
ものである。
【００４２】以上によれば、剛性の低い形状記憶合金２
が減衰材として働き、振動抑制材としての効果がある。
また、形状記憶合金２が変形しやすいため、衝撃のエネ
ルギーが、形状記憶合金２の変形のエネルギーとして消
散されるため、衝撃のエネルギーの伝播を抑える効果が
ある。
が減衰材として働き、振動抑制材としての効果がある。
また、形状記憶合金２が変形しやすいため、衝撃のエネ
ルギーが、形状記憶合金２の変形のエネルギーとして消
散されるため、衝撃のエネルギーの伝播を抑える効果が
ある。
【００４３】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
構造の軽量化、部品点数の削減によるコスト削減及び信
頼性向上の点で効果がある。
構造の軽量化、部品点数の削減によるコスト削減及び信
頼性向上の点で効果がある。
【図１】 この発明の実施形態１の複合材表皮構成を示
す図である。
す図である。
【図２】 この発明の実施形態２へ張力を加えた場合の
動作概略を示す図である。
動作概略を示す図である。
【図３】 この発明の実施形態２へ圧縮力を加えた場合
のの動作概略を示す図である。
のの動作概略を示す図である。
【図４】 この発明の実施形態３の動作概略を示す図で
ある。
ある。
【図５】 この発明の実施形態４の複合材表皮構成を示
す図である。
す図である。
【図６】 一般的な人工衛星の構造様式を示す図であ
る。
る。
１ 複合材表皮、 ２ 形状記憶合金、 ３ アルミハ
ニカムコア、 ４ 金属表皮（アルミ）、 ５ 変形後
複合材表皮、 ６ 変形前複合材表皮、 ７変形後形状
記憶合金、 ８ 変形前形状記憶合金、 ９ 変形後金
属製表皮、１０ 変形前金属製表皮、 １１ 南北面パ
ネル、 １２ 東西面パネル、 １３ 地球指向面パネ
ル。
ニカムコア、 ４ 金属表皮（アルミ）、 ５ 変形後
複合材表皮、 ６ 変形前複合材表皮、 ７変形後形状
記憶合金、 ８ 変形前形状記憶合金、 ９ 変形後金
属製表皮、１０ 変形前金属製表皮、 １１ 南北面パ
ネル、 １２ 東西面パネル、 １３ 地球指向面パネ
ル。
Claims (4)
- 【請求項１】 異種材料パネルと結合している複合材パ
ネルにおいて、 複合材料から成る複合材表皮をその中央部付近で分割
し、 上記複合材表皮の分割した部分で異種材料を使用し、 上記複合材表皮で上記複合材料と上記異種材料を接合す
ることを特徴とする複合材パネル。 - 【請求項２】 上記異種材料として、複合材料に比べ剛
性の低い形状記憶合金を使用することを特徴とする請求
項１記載の複合材パネル。 - 【請求項３】 複合材表皮をその中央部付近で鋸刃状に
表皮分割することを特徴とする請求項１記載または請求
項２記載の複合材パネル。 - 【請求項４】 上記複合材表皮をその中央部付近で分割
し多層化し、 各層対応の分割位置が異なるようにしたことを特徴とす
る請求項１記載の複合材パネル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002094730A JP2003291231A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 複合材パネル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002094730A JP2003291231A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 複合材パネル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003291231A true JP2003291231A (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=29238586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002094730A Pending JP2003291231A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 複合材パネル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003291231A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2468968C1 (ru) * | 2011-06-21 | 2012-12-10 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Формостабильная корпусная платформа из композиционного материала (варианты) |
| CN113636113A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-11-12 | 上海卫星工程研究所 | 多角度自拍系统 |
-
2002
- 2002-03-29 JP JP2002094730A patent/JP2003291231A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2468968C1 (ru) * | 2011-06-21 | 2012-12-10 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Формостабильная корпусная платформа из композиционного материала (варианты) |
| CN113636113A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-11-12 | 上海卫星工程研究所 | 多角度自拍系统 |
| CN113636113B (zh) * | 2021-08-26 | 2023-08-22 | 上海卫星工程研究所 | 多角度自拍系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5849125A (en) | Method of manufacturing flextensional transducer using pre-curved piezoelectric ceramic layer | |
| US5256223A (en) | Fiber enhancement of viscoelastic damping polymers | |
| Birman | Stability of functionally graded shape memory alloy sandwich panels | |
| Chandra et al. | Structural modeling of composite beams with induced-strain actuators | |
| JP3078854B2 (ja) | 内部防振形薄肉複合長さ方向部材 | |
| JPS6117984B2 (ja) | ||
| CN109024960A (zh) | 一种sma自复位摩擦阻尼器 | |
| CN107366373A (zh) | 一种带自复位耗能支撑的钢板剪力墙 | |
| Yildirim et al. | Transverse low-speed impact behavior of adhesively bonded similar and dissimilar clamped plates | |
| Kim | Development of a satellite structure with the sandwich T-joint | |
| CN109723159B (zh) | 全长约束无焊型屈曲约束支撑 | |
| US5338599A (en) | Vibration-damping structural component | |
| JPH1088851A (ja) | 免振用支承装置 | |
| JP2003291231A (ja) | 複合材パネル | |
| JP4370731B2 (ja) | 複合制振ブレース | |
| CN108978924B (zh) | 一种带有可更换功能的拉压加载型软钢阻尼器 | |
| Marchione | Analytical stress analysis in single-lap adhesive joints under buckling | |
| JP5777036B1 (ja) | 筋交い金物および木造建物の接合構造 | |
| JP2000104787A (ja) | 免震装置 | |
| JPS6394831A (ja) | 振動減衰パネル | |
| JP6892732B2 (ja) | ハニカムパネル | |
| JP2002357243A (ja) | 振動吸収装置および振動吸収方法 | |
| JP2002190612A (ja) | ソーラーアレイパネルおよびその製造方法 | |
| JP2001055709A (ja) | 落橋防止構造 | |
| JP2008230209A (ja) | 複合構造緩衝体 |