JP2017165401A - 展開および照準装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照準装置の展開と精密な照準を実現する、小型・軽量な照準装置を提供する。
【解決手段】第１の支持部２１と、機器２９を受けるための第２の支持部２２と、第１の支持部の周囲に配置されたマンドレル２３であって、マンドレルのそれぞれは、マンドレルと交差するマンドレル軸ＺＮを中心として第１の支持部に対して相対的に回転移動可能となっており、直線要素２４であって、直線要素のそれぞれは、マンドレルのうちの１つと連携し、直線要素のそれぞれは、第１および第２の端部を有する直線要素とを備えており、マンドレルのその軸ＺＮを中心とする回転によって固定点の変位が起こるように、直線要素の第１の端部は、その直線要素が連携するマンドレルに固定点において固定され、直線要素の第２の端部は、第２の支持部に連結する。
【選択図】図４

Description

本発明は、人工衛星に組み込まれた設備のための積重、展開、および照準装置に関し、例えば、望遠鏡の展開および照準装置に関するが、これに限定するものではない。

本開示において、「組み込まれた設備」とは、少なくとも１つの人工衛星に対して少なくとも部分的に固定された、いかなる設備も意味するものと理解するべきである。これは、特に、宇宙観測任務の遂行を目的とし、例えば、複数の人工衛星に渡って分配されている場合もある１つ以上の宇宙望遠鏡、少なくとも１つのレーダーアンテナ、その他のプラズマノズル、またはセンサによっても構成される観測機器とすることができる。

「宇宙観測任務」とは、宇宙から地球を観測することを目的とした任務と、宇宙から宇宙の一部を観測することを目的とした任務との両方を意味するものと理解するべきである。

宇宙観測任務を遂行するために、例えば宇宙望遠鏡等、少なくとも観測機器の一部を備える人工衛星がある。

このような望遠鏡は、鏡（恐らく副鏡である）や検知器の一部等の第２の要素から選択された距離だけ離間し、画像が形成される焦点面に配置された鏡（恐らく主鏡である、また、一般的には集光器と呼ばれる）等の第１の要素を保持することを目的とした、少なくとも１つの展開装置を備えている。このような装置は、自身が支持する要素と共に、固定された幾何学的形状を有する構造を構成する。この構造は、異なる打ち上げ段階、特に、装置が設けられた人工衛星の組み込み先であるロケットの発射時に受ける重力や負荷に起因する機械的な応力に耐えるように、その寸法が設定されている。

任務が始まると、構造が耐える負荷は非常に低く、実質的にはゼロにもなる。よって、構造は、その稼働寿命に渡って寸法が過大であることになり、これによって、実際に必要な慣性よりも大きな、特に横方向の慣性がもたらされる。軌道内ではこの過剰な慣性を抑制することができないので、望遠鏡を配置転換する速度を制限し、故にこの望遠鏡が画像を取得できる時間を制限することになる。この制限は、所謂高速人工衛星に組み込まれているとき、および／または（機器の視野が観測する視野よりも小さいという理由により）モザイク処理を行う必要があるときに、特に弊害をもたらす。

さらに、構造の過大化は、重量や嵩の追加に反映され、これによって、より重い投射重量を持つロケットの使用が必要となり、および／または１つの同じロケットによって打ち上げ可能な人工衛星の数を制限し得る。

一般的に、固定された幾何学的形状を有する構造を構成するような装置は、照準装置を備えていない。

簡易かつ信頼性のある展開および照準手段を有するためには、最適化された望遠鏡配置能力を維持しながら機構および組み込む構成要素の数を制限することが望ましい。

特許文献、欧州特許第１６７６７７６号明細書では、展開不可の方法と比較して特に小型さという利点を提供する、テープばねの使用に基づく望遠鏡のための展開可能構造が記載されている。しかし、精密な照準合わせは、リニアアクチュエータで構成される補助装置によって確保されている。つまり、照準装置は、展開装置から独立している。結果として、この種の装置では、追加の装置、故に多数の構成要素の使用が必要となる。この結果、剛性連鎖および精度が損なわれる。さらに、このような方法は、嵩および重量の面において不利である。最後に、この方法は、量産化に莫大な費用がかかる。

欧州特許第１６７６７７６号明細書

本発明の目的は、既存の装置の欠点を持たない、機器の展開および照準装置を生成することである。すなわち、嵩が少なく、簡易に生成でき、打ち上げ装置のノーズコーン下に格納されたときに装置の容量の最適化を示すという利点を持ち、いかなる追加の保持装置も使用せずに積重能力を確保し、展開の制御を可能にし、いかなる追加の保持装置も使用せずに展開されたときに装置の剛性および安定性を達成するとともにいかなる追加の照準装置も使用せずに機器の精密な照準のための能力を実現する装置を生成することである。

本発明は、機器の展開および積重と機器の精密な照準とを簡易かつ確実に確保する、機器の展開および照準装置を提案することにより、上述した問題の全てまたはいくつかを軽減することを目的とする。

この目的のために、本発明の主題は、第１の支持部と、機器を受けるための第２の支持部と、Ｎを１以上の整数として、第１の支持部の周囲に配置されたＮ個のマンドレルであって、Ｎ個のマンドレルのそれぞれは、前記マンドレルと交差するマンドレル軸ＺＮを中心として第１の支持部に対して相対的に回転移動可能となっているＮ個のマンドレルと、Ｎ個の直線要素であって、Ｎ個の直線要素のそれぞれは、Ｎ個のマンドレルのうちの１つと連携し、Ｎ個の直線要素のそれぞれは、第１および第２の端部を有するＮ個の直線要素とを備えている、機器の展開および照準装置である。本発明によると、前記マンドレルのその軸ＺＮを中心とする回転によって固定点の変位が起こるように、Ｎ個の直線要素の第１の端部は、その直線要素が連携するマンドレルに固定点において固定され、Ｎ個の直線要素の第２の端部は、第２の支持部に連結されている。

有利には、Ｎ個のマンドレルのそれぞれは、前記マンドレルと交差するマンドレル軸ＺＮについて偏心している。

有利には、Ｎ個の直線要素のそれぞれは、前記マンドレルと交差するマンドレル軸ＺＮを中心にその直線要素が連携するマンドレルの周囲に巻回された形態から、マンドレル軸ＺＮに対して略直角に展開軸ＸＮに従って展開された形態へと切り替え可能であり、また、逆方向の切り替えも可能である。

一実施形態によると、Ｎ個のマンドレルのそれぞれは、前記マンドレルと連携する直線要素を、これを損傷することなく巻回可能にすることができる最小半径を有するように構成されている。

他の実施形態によると、Ｎ個のマンドレルのうち少なくとも１つは、車輪軸を中心とする円筒輪であり、前記マンドレルと交差するマンドレル軸ＺＮは、車輪軸と略平行であり車輪軸に対して中心がずれている。

他の実施形態によると、Ｎ個の直線要素の第２の端部が、展開形態においてＮ個のマンドレルの回転によって第２の支持部を直線的に案内するように第２の支持部に連結されている。

他の実施形態によると、本発明に従った装置は、Ｎ個の接触要素を備えており、Ｎ個の接触要素のそれぞれは、Ｎ個の直線要素のうちの１つと連携し、Ｎ個の接触要素のそれぞれは、直線要素が連携するマンドレルに対して相対的な、自身が連携する直線要素の上昇に対抗するように構成されている。

有利には、Ｎ個の直線要素はテープばねである。

他の実施形態によると、Ｎは６と等しく、Ｎ個の直線要素は、２つの直線要素からなる組を３組形成し、１組内の２つの直線要素は、これらの展開形態に配置されると、台形の非平行の２辺を構成する。

他の実施形態によると、Ｎは６と等しく、Ｎ個の直線要素は、２つの直線要素からなる組を３組形成し、１組内の２つの直線要素は、これらの展開形態に配置されると、三角形の２辺を構成する。

有利には、それぞれの組の直線要素は、対応する台形が等脚台形となるように同一の長さを有する。

有利には、それぞれの組の直線要素は、対応する三角形が二等辺三角形となるように同一の長さを有する。

本発明は、少なくとも１つのこのような装置を備える宇宙関連設備の品目にも関する。

一例として提示される実施形態の詳細な説明を読むと、本発明はより良く理解され、また他の利点も明らかとなるだろう。そして、この説明は、添付の以下の図面によって示される。

図１ａは、本発明に従った、直線要素の変形によって機器の精密な照準合わせを可能にする原理を模式的に示している。 図１ｂは、本発明に従った、直線要素の変形によって機器の精密な照準合わせを可能にする原理を模式的に示している。 図２は、本発明に従った精密照準装置の例示的な応用例を模式的に示している。 図３は、本発明に従った収容形態における展開および照準装置の実施形態を模式的に示している。 図４は、本発明に従った、展開中の展開および照準装置の実施形態を模式的に示している。 図５は、本発明に従った、展開位置における展開および照準装置の実施形態を模式的に示している。 図６は、本発明に従った、６つの直線要素を有する展開および照準装置の実施形態を模式的に示している。 図７は、６つの直線要素を有する、本発明に従った展開および照準装置の例示的な実施形態を模式的に示している。 図８は、本発明に従った、展開および照準装置の他の例示的な実施形態を模式的に示している。 図９は、１組における２つの直線要素がこれらの各自の最終位置に配置されると三角形の２辺を構成するような直線要素の組を３組備える、本発明に従った展開および照準装置の実施形態を示している。 図１０ａは、本発明に従った、展開および照準装置の他の例示的な実施形態を模式的に示している。 図１０ｂは、本発明に従った、展開および照準装置の他の例示的な実施形態を模式的に示している。 図１１ａは、本発明に従った、展開および照準装置の他の例示的な実施形態を模式的に示している。 図１１ｂは、本発明に従った、展開および照準装置の他の例示的な実施形態を模式的に示している。

（実施例）
明確にするために付記すると、異なる図面間において、同じ要素は同じ参照符号によって示される。

以下では、宇宙関連機器の品目としては、例えば高速型の観測衛星に組み込まれる望遠鏡などの観測機器を想定する。

しかし、本発明は、宇宙関連設備のこの種の品目に限定されない。実際には、編隊を組んで飛行する複数の人工衛星に渡って分配される複数の望遠鏡から構成される観測機器、あるいは反射器等の第１の要素と放射器等の第２の要素とを備えるレーダーアンテナとすることも可能である。本発明は、また、人工衛星の姿勢を制御することを目的としており、付加される力を軽減するためにレバーアームを増強するよう、人工衛星が軌道に入ると展開する必要がある、所謂プラズマノズルに関連することもできる。本発明は、また、センサであり、データ取得のためのその一部を、電磁気または単に電気的干渉に晒されないように、人工衛星が自身の軌道に入ると人工衛星から切り離す必要があるセンサに関連することもできる。

本願では、マンドレルとは、直線要素を完全にまたは部分的に巻回できる巻き面を備える回転部分を指す。直線要素の例には、テープばね、刃体、筒または円筒棒、さらには板までをも含む。

図１ａおよび１ｂは、本発明に従った、直線要素の変形によって機器の精密な照準合わせを可能とする原理を模式的に示している。図１ａおよび１ｂに示す装置１０は、マンドレル１１と、案内要素１２と、第１の支持部１３とを備える、機器（図１ａおよび１ｂでは図示せず）の展開および照準装置である。第１の支持部１３は、前記第１の支持部１３と交差するマンドレル軸ＺＮを中心にマンドレル１１を案内するためのものである。装置１０は、マンドレル１１と連携する直線要素１４を備えており、直線要素は、第１の端部１５と第２の端部１６とを有している。本発明によると、前記マンドレルのその軸ＺＮを中心とする回転によって固定点４０の変位が起こるように、直線要素１４の第１の端部１５は、この直線要素１４が連携するマンドレル１１に固定点４０において固定され、直線要素の第２の端部１６は、案内要素１２に連結されている。マンドレル１１は、自由形状のカムとすることができ、または、前記マンドレル１１と交差するマンドレル軸ＺＮについて偏心することもできる。

案内要素１２は異なる方法で生成することができる。案内要素１２は、例えばボールを有する（図１に模式的に示す通り）または二重刃または二重膜を有する（図２に模式的に示す通り）準線形案内部に関するものとすることができる。この場合、端部１６の近辺で並進運動が作動される。これらの要素（ボール、刃体、膜等）によって、直線要素１４の第２の端部１６を案内することが可能となる。

６脚形状という状況では、案内部は、複雑な軌道に渡って５つの他の直線要素によって構成される。

図２に示す通り、案内要素１２は、機器を受けるための第２の支持部に連結することができる。

直線要素１４は、例えば、棒、刃体、板、またはテープばねとすることができる。

直線要素１４は、２つの別個の位置を取ることができる点に留意できる。つまり、直線要素は、マンドレル軸ＺＮを中心にマンドレル１１の周囲に直線要素が完全にまたは部分的に巻回された形態から、展開軸ＸＮに従って展開された形態へと切り替え可能とし、また、逆方向の切り替えも可能とすることができる。図１ａおよび１ｂに提示するケースでは、直線要素１４を、所謂湾曲形態、すなわち、図１ｂの矢視通りにマンドレル１１が若干回転した後、直線要素１４が自身の上へと後方に若干折り曲がり、また、マンドレル１１の回転の正方向または負方向において同様に折り曲がるような湾曲形態に配置することができる。また、直線要素１４を、軸ＸＮに従った展開形態に配置することもできる。直線要素１４が取ることができる２つの別個の位置は、直線要素の性質によって決まる。板または棒が自身の上へと軽く湾曲するような形態に対しては、板または棒が優先的に使用される。テープばねまたは柔軟な刃体は、完全に巻回される形態が望ましいとき、つまり、要素１４の完全な後退が必要な場合に直線要素１４がマンドレル１１の周囲に完全に、もはや小さい箇所に渡ってのみだけではなく巻回されることが望まれるときに有利に使用される。

そして、ロック位置になると、マンドレル１１が回転し、直線要素１４がマンドレル１１に組み込まれその第２の端部１６において案内要素１２に固定された状態で、直線要素１４が直線的に変形する。つまり、図１ｂにおいて矢視する通り、案内要素１２はマンドレル１１に対して相対的に直線的に案内される。マンドレル１１レベルでの回転から、案内要素１２レベルでの並進運動が取得される。この直線的に行われる案内は直線要素の変形に基づくものなので、案内要素１２の直線的変位に関して高い精度が獲得される。つまり、マンドレル１１での微振動によって、固定点の変位が起こり、ひいては、直線要素１４の変形による案内要素１２の精密な照準合わせが達成される。

直線要素１４の部分の形状および大きさは、支持部の所望の変位と、マンドレル１１のモーター駆動を提供するモーターによってマンドレルにおいて付与されるトルクとの関数として選択される。当該部分は、支持部に作用する負荷、つまり、変位される対象の種類や、直線要素１４の軸に対して相対的な軸ＺＮのずれによっても決まる。

図２は、本発明に従った精密照準装置１０の例示的な応用例を模式的に示している。直線要素１４の第１の端部１５は、マンドレル１１に組み込まれており、直線要素の第２の端部１６は、案内要素１２によって案内される。案内要素１２に、例えばレバー１７および刃体１８等の機構を組み合わせることによって、ここでの一例として例えばアンテナ等の機器１９を変位させることができる。第１の支持部１３の回転の結果、直線要素１４が変位し、これによって直線状の案内要素１２のレベルで変位が起こる。案内要素１２がレバー１７を移動させ、これによって、機器１９を変位させるために刃体１８を引っ張られるまたは押圧される。

案内要素１２と機器１９との間で動作を伝達するための他のいかなる機構を用いても、本発明の範囲から逸脱するものではない。例示的な応用例では機器１９はアンテナとなっているが、鏡、レーザー等、他のいかなる機器ともすることができる。

図３は、本発明に従った収容位置における展開および照準装置２０の実施形態を模式的に示している。機器２９の展開および照準装置２０は、第１の支持部２１と、機器２９を受けるための第２の支持部２２と、マンドレル２３と交差するマンドレル軸ＺＮを中心に第１の支持部２１に対して相対的に回転移動可能に第１の支持部２１の周囲に配置されたマンドレル２３とを備えている。装置２０は、マンドレル２３と連携する直線要素２４を備えており、直線要素２４は、第１の端部２５と第２の端部２６とを有している。本発明によると、マンドレル２３のその軸ＺＮを中心とする回転によって固定点の変位が起こるように、直線要素２４の第１の端部２５は、この直線要素２４が連携するマンドレル２３に固定点において固定され、直線要素の第２の端部２６は、第２の支持部２２に連結されている。図１および２に示す各構成の様に、直線要素２４の第２の端部２６は、第２の支持部２２に連結された案内要素によって案内される。よって、マンドレル２３の回転によって直線要素２４の移動が引き起こされ、この直線要素２４は、第２の支持部に連結された案内要素によってその第２の端部２６において案内される。

マンドレル２３は、特に、自由形状のカムとすることができ、または、マンドレル２３は、マンドレル２３と交差するマンドレル軸ＺＮについて偏心することもできる。

有利には、直線要素２４はテープばねである。この場合、直線要素２４は、マンドレル軸ＺＮを中心としてマンドレル２３の周囲に直線要素が本例では完全に巻回される形態から、展開軸ＸＮに従った展開形態へと切り替え可能であり、また、逆方向の切り替えも可能である。

図３に示す通り、マンドレル２３は、前記マンドレル２３と連携する直線要素２４を、それを損傷することなく巻回可能にすることができる最小半径を有するように構成されている。この構成は、マンドレルにその直線要素が巻回位置にて巻回された状態におけるマンドレルの嵩に関する制約と、直線要素が呈する必要がある、強度に関する制約に対処するものである。よって、マンドレル２３は、過剰な嵩張りを防ぐのに十分小さく、しかし、一定の曲率を有するように小さすぎない半径を有するように構成することが理想的である。一定の曲率とは、特に、直線要素２４が組み込まれるマンドレル２３の巻き面において損傷せずに直線要素をこの曲率の周囲に巻回できるようにするものである。この巻き面は、マンドレルへの組み込みからマンドレルの周囲へ巻回される状態への遷移において直線要素が最大の応力を受ける、まさにその点に相当するからである。多列巻きの場合は、最大応力は、テープが存在する区間において最後の巻きに位置する。

有利には、マンドレル２３は、車輪軸を中心とする円筒輪であり、前記マンドレル２３と交差するマンドレル軸ＺＮは、車輪軸と略平行であり車輪軸に対して中心がずれている。巻回形態では、マンドレルの軸ＺＮは、意図的に、直線要素２４の直線出口に近接して配置される。これによって、トルクが減少しても大きな成果を保証することが可能となる。

マンドレルは必ずしも円筒輪である必要はなく、マンドレルは、自由形状のカムとすることもできる点に留意できる。

直線要素２４の巻回形態では、機器２９はブロック２７に対して押圧されて保持される。直線要素２４の直線出口に近接してマンドレル２３の軸ＺＮが配置された状態で、直線要素２４ひいては適所に配置された機器２９の保持が確保される。

有利には、装置２０は、直線要素２４と連携する接触要素２８を備えており、この接触要素は、直線要素２４が連携するマンドレル２３に対して相対的な、その接触要素が連携する直線要素２４の上昇に対抗するように構成されている。図３では、接触要素は、プーリー３０の周囲に巻回された柔軟な刃体によって構成されている。実際には、接触要素２８は、例えば刃体やテープ等の、プーリー３０の周囲に巻回可能な要素３１が、そのマンドレル２３のレベルで直線要素２４の直線出口において直線要素２４に接触することによって生成される。この接触は、マンドレル２３に対して相対的な直線要素２４の上昇に対抗する。つまり、接触要素２８は、直線要素２４が、巻回形態において、また、直線要素２４の展開時において傾斜しないことを保証する。

本発明は、押圧プーリーによって生成される接触要素に限定されない。接触要素は、また、本発明の範囲から逸脱することなく、例えば、１つ以上の針、１つ以上の巻きローラー、または１つ以上の磁気要素を用いる等、点または面型に関わらず他のいかなる手段によっても生成することができる。プーリーは、刃体３１を恒常的に張力下に置き続けるために、その支持部に対して相対的にモーター駆動する必要がある。螺旋ばねを使用することができ、または、追加の駆動システム（例えば、ケーブルおよびプーリー、または歯車システム等）を使用することができ、これによって、巻数が多い場合にばねの角度容量に関する要件を限定することが可能となる。

図４は、本発明に従った、展開中の展開および照準装置２０を模式的に示している。図３の図示と比較すると、マンドレル２３は、その軸ＺＮを中心とした回転を実行している。直線要素２４が展開されている途中であり、つまり、マンドレル２３の周囲に巻回されたその形態から展開形態（図４ではまだ到達していない）へ切り替わっている途中である。展開の間、マンドレル２３の偏心のためマンドレルの回転半径は可変であるが、展開の質はこれによっていかようにも影響を受けることはない。接触要素２８によって、直線要素２４がその展開中に傾斜しないことを保証可能としている。直線要素２４が展開した状態では、支持部２１と支持部２２との間の距離は拡大する。

図５は、本発明に従った、展開位置における展開および照準装置２０を模式的に示している。図４の図示と比較すると、マンドレル２３は軸ＺＮを中心とする回転を継続している。直線要素２４は、ここでは、展開形態にある。直線要素２４がテープばねの場合、テープばねはカチッと音をさせ、ロック位置とも呼ばれる固定位置を取る。直線要素２４の展開形態では、支持部２１と支持部２２との間の距離は、例えば観測任務のため等、装置の使用のために望ましい距離となっている。展開形態では、有利には、マンドレル２３の軸ＺＮは、直線要素２４の直線出口に近接して配置されている。よって、マンドレル２３への第１の端部２５の組み込みと第２の支持部２２への第２の端部２６の組み込みとによって、直線要素２４はその両端部でロックされていると言える。直線要素２４がロックされているので、もはや押圧プーリー３０の果たす役目はない。

直線要素２４の直線出口に近接してマンドレル２３の軸ＺＮを位置決めしたことによって、機器２９の照準合わせに対して非常に高い精度を保証することが可能となる。実際、展開形態では、直線要素２４は完全に展開され硬化し、その２つの端部２５、２６がそれぞれマンドレル２３と第２の支持部２２とに組み込まれている。第２の支持部２２は機器２９を受けることができるので、これにより、例えばアクチュエータによるマンドレル２３レベルでの微振動によって、機器２９の精密な照準合わせを実行できる。マンドレル２３レベル、つまり直線要素２４の第１の端部２５で生成される微振動は、第２の支持部２２のレベルにおいて、つまり、直線要素２４の第２の端部２６を介して反映される。つまり、直線要素２４は、その両方の端部において組み込まれていることから、その変形によって、一方の端部２５での微細な回転から、その他方の端部２６における支持部２２での変位を引き起こすことになる。前述で図１ａおよび１ｂにおいて説明した通り、マンドレル２３が回転し、直線要素２４がマンドレル２３に組み込まれその第２の端部２６において第２の支持部２２に連結された状態で、直線要素２４は直線的に変形する。つまり、支持部２２（ひいては機器２９）は、マンドレル２３に対して相対運動するよう始動される。６脚形状の場合、他の各脚は、支持部２２レベルにて準直線的な複雑な案内を提供する。マンドレル２３レベルでの回転から、支持部２２レベルにて準直線的運動が取得される。この直線的に行われる案内は直線要素２４の変形に基づいているので、支持部２２ひいては機器２９の直線的変位に対して高い精度が獲得される。つまり、マンドレル２３での微振動によって、支持部２２ひいては機器２９の精密な照準合わせが保証される。

直線要素２４の部分の形状および大きさは、支持部２２の所望の変位と、マンドレル２３のモーター化を可能にするモーターによってマンドレル２３レベルにおいて供給されるトルクとに従って選択される。当該部分は、支持部２２に作用する負荷、つまり、照準合わせされる機器２９の種類によっても決まる。モーター軸とテープ軸との間のオフセット値もまた、大きく影響する。

本発明の基本的な原理を、２つの支持部２１および２２と、直線要素２４と、マンドレル２３と共に説明した。本発明はまた、２つの直線要素および２つのマンドレル、または３つの直線要素および３つのマンドレル、さらには、より全般的には、Ｎを１以上の整数としてＮ個の直線要素およびＮ個のマンドレル（１つの直線要素につき１つのマンドレル）と合わせた２つの支持部２１および２２にも適用される。

図６は、本発明に従った、６つの直線要素２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、２４６を有する展開および照準装置５０の実施形態を模式的に示している。装置５０は、第１の支持部２１０と、機器を受けるための第２の支持部２２０とを備えている。装置５０は、第１の支持部２１０の周囲に配置された６つのマンドレル２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６を備えている。６つのマンドレル２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６のそれぞれは、対応するマンドレルと交差するマンドレル軸ＺＮ１、ＺＮ２、ＺＮ３、ＺＮ４、ＺＮ５、ＺＮ６を中心として第１の支持部２１０に対して相対的に回転移動可能となっている。例えば、軸ＺＮ２は、周囲に直線要素２４２が巻回されそして展開されるマンドレル２３２と交差する。６つのマンドレルは、第１の支持部２１０の周囲に均一に分配することができ、または、第１の支持部２１０の周囲に不均一に分配することができる。第１の支持部２１０での各マンドレルの配置は、第１の支持部２１０の種類に応じたものとすることもできる。

各マンドレルは、主視軸に対して接線方向または径方向のいずれかで配置できる。

巻回形態では、第１の支持部２１０と第２の支持部２２０との間の距離は非常に小さく、第２の支持部２２０が第１の支持部２１０に直接接する場合はゼロにさえなる。展開形態では、直線要素２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、２４６のそれぞれは、ロックされる。２つの支持部間の距離は所望の距離となっている。第１の支持部２１０の周囲のマンドレル２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６の分配および直線要素２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、２４６のロックにより、上述で説明した通り、マンドレルの内の１つでまたは２つ以上で、もしくはマンドレル全てにおいてでも、微振動を付与することによって、関連するロックされた直線要素（または関連するロックされた各直線要素）の変形により支持部２２０の精密な照準合わせを実現できる。これを達成するために、マンドレルのそれぞれは、マンドレルを回転駆動するための関連付けられた歯車モーターを有している。人工衛星での宇宙関連への適用という状況では、各歯車モーターは、固定されたデッキに搭載し、人工衛星の本体に熱的に連結することができる。この構成は、展開および照準装置が展開されたときに良好な放熱を可能にするという利点を有する。

よって、本発明に従った装置は、最小限の構成要素で、有利にはテープばねである各直線要素と、それぞれの直線要素の基部に配置された各マンドレルとによって機器の展開および積重を可能とする。本発明はまた、直線要素または各直線要素の変形に基づいて機器の精密な照準合わせを可能にする。直線要素の数は、特に許容し得る嵩や所望の剛性に従って選択することができる。マンドレル（各マンドレル）は、直線要素または各直線要素の保管具と、直線要素または各直線要素を巻きほどくための道具との両方に相当し、また、最終的にはこれらによって微細な回転による機器の位置決めの精密な制御を可能にするものなので、その役割は重要である。精密な照準合わせは、支持部２２０の３つの回転および３つの並進運動を機器２９における６つのアクチュエータの位置に関連付けることによって、第２の支持部２２０の６自由度に従って取得される。各直線要素および各マンドレル一式の配置は、この関係を精密な照準合わせの必要性に適合させるように選択できる。

各直線要素としてテープばねを使用することによって、必要に応じて装置の収納を可能にするという追加の利点が提供される。

図７は、６つの直線要素を備える、本発明に従った展開および照準装置の例示的な実施形態を模式的に示している。６つの直線要素２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、２４６は、２つの直線要素からなる組を３組形成する。例えば２４１と２４２および／または２４３と２４４等の、１組における２つの直線要素は、これらの展開形態に配置されると三角形の２辺を構成する。

この独特な配置のため、１組における２つの直線要素２４１、２４２は、図上の平面において均衡の確立に貢献するようなベクトル要素を持つ各力を生成する。そして、全体的な均衡は、それらの第２の端部が第２の支持部２２０の外周において計算通りに配置されている３組の刃体の連携によって確保される。より具体的には、ここでは、各第２の端部は、互いに対して略１２０°で配置された固定突起に固着されている。

有利には、それぞれの組の直線要素は、対応する三角形が二等辺三角形となるように同一の長さを有している。そして、この均衡は、異なる組の直線要素が同一の長さを持ち故に対応する各三角形が二等辺三角形となるときに最適化される。この構成では、直線要素が均一に拡大する場合は、展開される要素の動きは減少する。

図８は、本発明に従った、展開および照準装置の他の例示的な実施形態を模式的に示している。ここでは、それらの展開形態に配置されると台形の非平行な２辺を構成する１組としての２つの直線要素２４１、２４２を確認できる。

有利には、それぞれの組の直線要素は、対応する台形が等脚台形となるように同一の長さを有している。三角形の場合と同様に、装置の均衡は、異なる組の直線要素が同一の長さを有するときに最適化される。

図９は、１組における２つの直線要素がこれらの各自の最終位置に配置されると三角形の２辺を構成するような直線要素の組を３組備える、発明に従った展開および照準装置５０の実施形態を示している。６つのマンドレル２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６が第１の支持部２１０の周囲に配置されている。

有利には、選択された配置によって、展開の全ての工程について、各直線要素の対称面において展開軸を持つことが可能となる。

この構成は、第２の支持部２２０のレベルにおいて直線要素２４２、２４３の第２の端部のそれぞれを直線的に組み込むことを可能にし、各直線要素の対称面におけるそれらの屈曲を利用することによって、各直線要素の展開時の第１の支持部２１０に対して相対的な第２の支持部２２０の並進運動を容易にする。

図７、図８、および図９の各実施形態は、一例として提示されている。直線要素の位置および／または数が異なっても、本発明の範囲から逸脱するものではない。

図１０ａおよび１０ｂは、本発明に従った、展開および照準装置の他の例示的な実施形態を模式的に示している。図１０ａおよび１０ｂの２つの装置は、それぞれ６つの直線要素を備えている。６つの直線要素２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、２４６は、２つの直線要素からなる組を３組形成する。例えば２４１と２４２および／または２４３と２４４等の１組における２つの直線要素は、これらの展開形態に配置されると三角形の２辺を構成する。これらの２図は、展開位置では、各直線要素は、これらの面を含む平面が支持部２１０の面を含む平面に対して直角をなすように配置される各三角形を形成できるが、図１０ａから確認できるように必ずしもそうとは限らないことを明確に示している。

さらに、本発明は、図１０ｂで確認できるように、特に嵩の面で削減できるように変更可能な大きさおよび形状を有する第２の支持部２２０に対しても適用される。

図１１ａおよび１１ｂは、本発明に従った、展開および照準装置の他の例示的な実施形態を模式的に示している。図１１ａおよび１１ｂの２つの装置は、それぞれ６つの直線要素を備えている。６つの直線要素２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、２４６は、２つの直線要素からなる組を３組形成する。例えば２４１と２４２および／または２４３と２４４等の１組における２つの直線要素は、これらの展開形態に配置されると台形の非平行な２辺を構成する。これらの２図は、展開位置では、各直線要素は、これらの面を含む平面が支持部２１０の面を含む平面に対して直角をなすように配置されるいかなる形状の各台形も形成できるが、図１１ａから確認できるように必ずしもそうとは限らないことを明確に示している。

さらに、本発明は、図１１ｂで確認できるように、特に嵩の面で削減できるように変更可能な大きさおよび形状を有する第２の支持部２２０に対しても適用される。この目的のため、展開の軸において２つおきに１つの直線要素をずらして、この空間削減を強調させることも可能である。

本発明は、上述で説明した通り、機器の展開および照準装置１０、２０、または５０を備える宇宙関連設備の品目にも関する。

１０、２０、５０ 展開および照準装置
１１、２３、２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６ マンドレル
１２、２２、２２０ 第２の支持部
１３、２１、２１０ 第１の支持部
１４、２４、２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、２４６ 直線要素
１５、２５ 第１の端部
１６、２６ 第２の端部
１７ レバー
１８、３１ 刃体
１９、２９ 機器
２７ ブロック
２８ 接触要素
３０ プーリー
３１ 要素
４０ 固定点
ＺＮ マンドレル軸
ＸＮ 展開軸

Claims (12)

1. 機器（１９、２９）の展開および照準装置（１０、２０、５０）であって、
   第１の支持部（１３、２１、２１０）と、
   前記機器（１９、２９）を受けるための第２の支持部（１２、２２、２２０）と、
   Ｎを１以上の整数として、前記第１の支持部（１３、２１、２１０）の周囲に配置されたＮ個のマンドレル（１１、２３、２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６）であって、前記Ｎ個のマンドレル（１１、２３、２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６）のそれぞれは、前記マンドレルと交差するマンドレル軸ＺＮを中心として前記第１の支持部（１１、２１、２１０）に対して相対的に回転移動可能となっている、Ｎ個のマンドレル（１１、２３、２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６）と、
   Ｎ個の直線要素（１４、２４、２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、２４６）であって、前記Ｎ個の直線要素のそれぞれは、前記Ｎ個のマンドレルのうちの一つと連携し、前記Ｎ個の直線要素のそれぞれは、第１（１５、２５）および第２（１６、２６）の端部を有する、Ｎ個の直線要素（１４、２４、２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、２４６）とを備えており、
   前記マンドレルのその軸ＺＮを中心とする回転によって固定点（４０）の変位が起こるように、前記Ｎ個の直線要素（１４、２４、２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、２４６）の前記第１の端部（１５、２５）は、その直線要素が連携する前記マンドレルに前記固定点（４０）において固定され、前記Ｎ個の直線要素の前記第２の端部（１６、２６）は、前記第２の支持部（１２、２２、２２０）に連結されており、
   前記Ｎ個のマンドレル（１１、２３、２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６）のそれぞれは、前記マンドレルと交差する前記マンドレル軸ＺＮについて偏心していることを特徴とする、機器（１９、２９）の展開および照準装置（１０、２０、５０）。
2. 前記Ｎ個の直線要素（２４、２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、２４６）のそれぞれは、前記マンドレルと交差する前記マンドレル軸ＺＮを中心にその直線要素が連携する前記マンドレル（２３、２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６）の周囲に巻回された形態から、前記マンドレル軸ＺＮに対して略直角に展開軸ＸＮに従って展開された構成へと切り替え可能であり、また、逆方向の切り替えも可能であることを特徴とする、請求項１に記載の装置（２０、５０）。
3. 前記Ｎ個のマンドレル（１１、２３、２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６）のそれぞれは、前記マンドレルと連携する前記直線要素（１４、２４、２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、２４６）を、これを損傷することなく巻回可能にすることができる最小半径を有するように構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置（１０、２０、５０）。
4. 前記Ｎ個のマンドレルのうち少なくとも１つは、車輪軸を中心とする円筒輪であり、前記マンドレルと交差する前記マンドレル軸ＺＮは、前記車輪軸と略平行であり前記車輪軸に対して中心がずれていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置（１０、２０、５０）。
5. 前記Ｎ個の直線要素（２４）の前記第２の端部（２６）が、展開形態において前記Ｎ個のマンドレル（２３）の回転によって前記第２の支持部（２２）を直線的に案内するように前記第２の支持部（２２）に連結されていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の装置（２０、５０）。
6. Ｎ個の接触要素（２８）を備えており、前記Ｎ個の接触要素（２８）のそれぞれは前記Ｎ個の直線要素（２４）のうちの１つと連携し、前記Ｎ個の接触要素（２８）のそれぞれは、前記直線要素（２４）が連携する前記マンドレル（２３）に対して相対的な、自身が連携する前記直線要素（２４）の上昇に対抗するように構成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置（１０、２０、５０）。
7. 前記Ｎ個の直線要素（２４）はテープばねであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置（２０、５０）。
8. Ｎは６と等しく、前記Ｎ個の直線要素（２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、２４６）は、２つの直線要素からなる組を３組形成し、１組内の２つの直線要素は、これらの展開形態に配置されると、台形の非平行の２辺を構成することを特徴とする、請求項２〜７のいずれか一項に記載の装置（５０）。
9. Ｎは６と等しく、前記Ｎ個の直線要素（２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、２４６）は、２つの直線要素からなる組を３組形成し、１組内の２つの直線要素は、これらの展開形態に配置されると、三角形の２辺を構成することを特徴とする、請求項２〜７のいずれか一項に記載の装置（５０）。
10. それぞれの組の前記直線要素は、対応する前記台形が等脚台形となるように同一の長さを有することを特徴とする、請求項８に記載の装置（５０）。
11. それぞれ組の前記直線要素は、対応する前記三角形が二等辺三角形となるように同一の長さを有することを特徴とする、請求項９に記載の装置（５０）。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の少なくとも１つの装置（１０、２０、５０）を備えることを特徴とする、宇宙関連設備。

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