JP2021130338A - Boom with bistability - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえば、人工衛星や探査機のアンテナや太陽電池パネル等の宇宙構造物や地上構造物等、種々の構造物の構造材等に用いられるブームに関し、特に、巻き取り形態と、伸展形態を安定して保持し、さらに、巻き取り形態から自己伸展することが可能な双安定性ブームに関する。 The present invention relates to a boom used as a structural material of various structures such as a space structure such as an antenna of an artificial satellite or a spacecraft or a solar cell panel or a ground structure, and the present invention particularly relates to a winding form and an extension. It relates to a bi-stability boom that stably holds the morphology and is capable of self-extending from the winding morphology.
従来のこの種の双安定性ブームとしては、たとえば、特許文献1に記載のような伸縮性部材が知られている。
すなわち、ブーム本体は弾性を有する長尺の板材によって構成され、長手方向と直交する方向(以下、短手方向という)に開断面形状に曲付けすると共に、一方で、長手方向に円筒状に巻き取った巻き取り形態に曲付けし、初期形態で、伸展形態と巻き取り形態のいずれかの形態で安定して保持される構成となっている。
巻き取り形態では、ブーム本体は、短手方向の開断面形状が直線状に延ばされており、開断面方向に戻ろうとする弾性復元力が巻き取られた円筒形状の剛性によって保持されている。また、伸展形態では、ブーム本体は短手方向の断面形状が開断面形状で、巻き取り方向の弾性復元力は開断面形状のブーム本体の長手方向の剛性によって保持される。
ブーム本体は伸展形態と巻き取り形態の2形態を有する状態では力学的に不安定で、巻き取り形態から伸展方向に少し伸展させると自己伸展して伸展形態に移行するようになっている。
As a conventional bistability boom of this kind, for example, an elastic member as described in Patent Document 1 is known.
That is, the boom body is composed of a long plate material having elasticity, and is bent in an open cross-sectional shape in a direction orthogonal to the longitudinal direction (hereinafter referred to as a lateral direction), and on the other hand, is wound in a cylindrical shape in the longitudinal direction. It is bent into the taken winding form, and in the initial form, it is stably held in either the extended form or the winding form.
In the winding mode, the boom body has a linearly extended open cross-sectional shape in the lateral direction, and the elastic restoring force for returning to the open cross-sectional direction is held by the rigidity of the wound cylindrical shape. .. Further, in the extended form, the boom body has an open cross-sectional shape in the lateral direction, and the elastic restoring force in the winding direction is maintained by the rigidity in the longitudinal direction of the boom body having the open cross-sectional shape.
The boom body is mechanically unstable when it has two forms, an extension form and a take-up form, and when it is slightly extended in the extension direction from the take-up form, it self-extends and shifts to the extension form.
しかしながら、このブームを繊維強化樹脂等の樹脂材で成形した場合、巻き取り状態で長期間収納していると、応力緩和によって、ブーム本体の短手方向の断面形状が開断面形状に戻ろうとする弾性復元力が低下し、自己伸展が開始されない、あるいは伸展が開始しても伸展途中で停止するというような問題が生じる。また、伸展初期において、端末を少し引き出した状態では、開断面形状に変形した端末部分と巻き取り形態との境目付近に、開断面形状に戻る弾性復元力が集中して、屈曲が発生し、屈曲が自己伸展の初期抵抗となり、自己伸展を阻害する要因となっている。 However, when this boom is molded from a resin material such as fiber reinforced resin, if it is stored for a long period of time in a wound state, the cross-sectional shape of the boom body in the lateral direction tends to return to the open cross-sectional shape due to stress relaxation. There is a problem that the elastic restoring force is reduced and self-extension is not started, or even if extension is started, it is stopped in the middle of extension. Further, in the initial stage of extension, when the terminal is pulled out a little, the elastic restoring force returning to the open cross-sectional shape is concentrated near the boundary between the terminal portion deformed into the open cross-sectional shape and the winding form, and bending occurs. Flexion becomes the initial resistance of self-extension and is a factor that hinders self-extension.
本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、自己伸展の初期抵抗が小さく、巻き取り形態に長期間保持した場合でも、確実に自己伸展を進行させ得る双安定性ブームを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is that the initial resistance of self-extension is small and self-extension can be reliably promoted even when the wounded form is maintained for a long period of time. It is to provide a stability boom.
上記目的を達成するために、本発明は、
伸展形態と、巻き取り形態と、の2形態を安定して保持可能な長尺のブーム本体を有し、
該ブーム本体は、伸展形態では、長手方向に直線状に伸び、かつ、長手方向と直交方向の断面形状が開断面形状に湾曲する形態に保持され、巻き取り形態では、長手方向と直交方向の断面形状が直線状に伸び、かつ、長手方向に湾曲して巻き取られた形態に保持される双安定性ブームにおいて、
前記ブーム本体は、周方向に分割され長手方向に平行に延びる複数の分割ブーム部と、
該複数の分割ブーム部を連結する屈曲可能の連結部を備え、
前記分割ブーム部は、それぞれ、伸展形態では、長手方向に直線状に伸び、かつ、長手方向と直交方向の断面形状が開断面形状に湾曲する形態に保持され、巻き取り形態では、長手方向と直交方向の断面形状が直線状に伸び、長手方向に湾曲して巻き取られた形態に保持される双安定性を有し、
前記伸展形態では、前記複数の分割ブーム部が、それぞれ前記ブーム本体の開断面形状の一部を構成し、前記連結部によって全体としてブーム本体の開断面形状を保持する構成となっていることを特徴とする。
本発明によれば、巻き取り形態における歪量が、複数の分割ブーム部に分散されて小さくなり、巻き取り形態で長期間経過し、応力緩和が生じたとしても、応力緩和の程度が小さく、弾性復元力によってブーム本体を自己伸展させることができる。
また、複数の分割ブーム部に分割することで、各伸展形態と巻き取り形態の分割ブームの内部応力が小さいので、開断面形状に戻る弾性復元力が小さく、引き出した端末部分と巻き取り形態部との境目に生じる屈曲も小さくなり、巻き取り形態から伸展形態に移行する過程における初期抵抗が軽減され、自己伸展しやすくなる。
In order to achieve the above object, the present invention
It has a long boom body that can stably hold two forms, an extended form and a take-up form.
In the extended form, the boom body is held in a form that extends linearly in the longitudinal direction and the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the longitudinal direction is curved to an open cross-sectional shape, and in the winding form, the boom body is orthogonal to the longitudinal direction. In a bistable boom in which the cross-sectional shape extends linearly and is held in a wound form that is curved in the longitudinal direction.
The boom body includes a plurality of divided boom portions that are divided in the circumferential direction and extend in parallel in the longitudinal direction.
A bendable connecting portion for connecting the plurality of split boom portions is provided.
In the extended form, the split boom portions are held in a form that extends linearly in the longitudinal direction and the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the longitudinal direction is curved to the open cross-sectional shape, and in the winding form, the split boom portions are held in the longitudinal direction. It has bi-stability in which the cross-sectional shape in the orthogonal direction extends linearly and is curved in the longitudinal direction and held in a wound form.
In the extended form, the plurality of divided boom portions each form a part of the open cross-sectional shape of the boom body, and the connecting portion holds the open cross-sectional shape of the boom body as a whole. It is a feature.
According to the present invention, the amount of strain in the winding form is dispersed in a plurality of split boom portions and becomes small, and even if stress relaxation occurs after a long period of time in the winding form, the degree of stress relaxation is small. The boom body can be self-extended by the elastic restoring force.
Further, by dividing into a plurality of divided boom portions, the internal stress of the divided booms of each extension form and the take-up form is small, so that the elastic restoring force returning to the open cross-sectional shape is small, and the pulled-out terminal portion and the take-up form portion. The bending that occurs at the boundary between the wind and the wind is also reduced, the initial resistance in the process of transitioning from the winding form to the extending form is reduced, and self-extension becomes easier.
前記連結部は分割ブーム部に接合される連結材によって構成することができる。
このようにすれば、製作が容易となる。
前記連結材は、前記分割ブーム部に全面的に接合された構成とすることもできる。
このようにすれば、分割ブーム部を保護する効果もある。
また、前記連結材は、前記分割ブーム部の側縁に部分的に接合される構成としてもよい。
このようすれば、連結部に要する材料を最小限とすることができる。
また、前記分割ブーム部は、繊維基材に樹脂を含浸させた繊維強化樹脂によって構成することが好適である。
繊維基材は、繊維の配向方向が前記伸展方向に対して互いに逆方向に斜めに交差させた組織とすることができる。
前記分割ブーム部と前記連結部は、共通の繊維基材をベースとし、前記分割ブーム部には硬質樹脂を含侵させ、前記ヒンジ要素には軟質樹脂を含侵させた構成してもよい。
The connecting portion can be composed of a connecting material joined to the split boom portion.
In this way, production becomes easy.
The connecting member may be configured to be completely joined to the split boom portion.
In this way, there is also an effect of protecting the split boom portion.
Further, the connecting member may be configured to be partially joined to the side edge of the split boom portion.
In this way, the material required for the connecting portion can be minimized.
Further, it is preferable that the split boom portion is made of a fiber reinforced resin in which a fiber base material is impregnated with a resin.
The fiber base material may have a structure in which the orientation directions of the fibers are obliquely intersected with each other in the directions opposite to the extension direction.
The split boom portion and the connecting portion may be based on a common fiber base material, the split boom portion may be impregnated with a hard resin, and the hinge element may be impregnated with a soft resin.
本発明の双安定性ブームによれば、自己伸展の初期抵抗が小さく、巻き取り形態に長期間保持した場合でも、巻き取り形態から伸展形態への移行を確実に進行させることができる。 According to the bistability boom of the present invention, the initial resistance of self-extension is small, and even when the self-extension is held for a long period of time, the transition from the winding form to the extension form can be reliably advanced.
以下に、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
[実施形態1]
図1は、本発明の実施1に係る双安定性ブームを示しており、(A)は伸展形態の斜視図、(B)は巻き取り形態の斜視図、(C)は伸展形態のブーム本体の長手方向と直交方向の断面図、(D)は(C)のブーム本体を分解して示す断面図、(E)は連結部近傍の拡大断面図である。
すなわち、この双安定性ブームは、図1(A)に示す伸展形態と、図1(B)に示す巻き取り形態と、の2形態を安定して保持可能な長尺のブーム本体10を有する。以下、必要に応じて、巻取り形態のブーム本体10については、符号の末尾にAを付加し、伸展形態のブーム本体10については、符号の末尾にBを付して説明する。
ブーム本体10は、伸展形態では、長手方向Xに直線状に伸び、かつ、長手方向Xと直交方向の断面形状が開断面形状に湾曲する形態に保持される。一方、巻き取り形態では、長手方向と直交方向の断面形状が直線状に伸び、かつ、長手方向に湾曲して巻き取られた形態に保持される双安定性を有している。
ブーム本体10について、伸展形態における開断面形状の凹面側となる面を第1面10a、凸面側となる面を第2面10bとすると、巻き取り形態においても、第1面10a側が凹面となる方向に湾曲して巻き取られる形態となっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[Embodiment 1]
FIG. 1 shows a bistability boom according to the first embodiment of the present invention, (A) is a perspective view of an extended form, (B) is a perspective view of a winding form, and (C) is a boom main body in an extended form. (D) is a cross-sectional view showing the boom body of (C) disassembled, and (E) is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the connecting portion.
That is, this bistability boom has a
In the extended form, the
Regarding the boom
ブーム本体10は、周方向に分割され長手方向Xに平行に並んで延びる長尺の2つの分割ブーム部11,11と、2つの分割ブーム部11,11を連結する屈曲自在の連結部12と、を備えている。伸展形態では、複数の分割ブーム部11,11が、それぞれブーム本体10の開断面形状の一部を構成し、連結部12によって全体としてブーム本体10の開断面形状を保持する構成となっている。
ブーム本体10の開断面形状は、図1(C)に示すように、円の一部を構成するようにC字形状に湾曲する断面円弧形状で、円弧の両端と曲率中心Oを結んだ線の成す開口角αは、特に限定されず、たとえば、図9に示すように、両側縁が周方向に重なるような、αがマイナスになるような設定であってもよい。
2つの分割ブーム部11,11は、ブーム本体10を長手方向と直交方向に2分割した構成で、同一形状、同一寸法の長尺の弾性薄板であり、それぞれが、伸展形態と巻き取り形態の2形態を安定して保持することが可能な双安定性を有している。
The boom
As shown in FIG. 1C, the open cross-sectional shape of the
The two divided
連結部12は、この実施形態では、伸展形態における分割ブーム部11,11の凹面側となる第1面11a,11aに跨って接着される連結材としての第1連結シート12aと、分割ブーム部11,11の凸面側となる第2面11b,11bに跨って接着される第2連結シート12bによって構成されている。連結される分割ブーム部11,11の側縁間
にはわずかな隙間が設けられ、この隙間において、図1(E)に拡大して示すように、第1連結シート12aと第2連結シート12bが接着されて屈曲可能な連結部12を構成している。この実施形態では、第1連結シート12aは、2つの分割ブーム部11,11の第1面11a,11aの全面を被覆するように接着され、第2連結シート12bは、2つの分割ブーム部11,11の第2面11b,11bの全面を被覆するように接着されている。
連結部12を構成する第1連結シート12a、第2連結シート12bには、たとえば、フレキシブルな軟質のエラストマから構成されるフィルムを用いることができるし、さらにフィルムに繊維基材で補強しておいてもよい。また、カーボンではないバイアステープ等を用いることもできる。連結部12は、伸展形態と巻き取り形態のいずれの形態にも柔軟に変形する構成であるが、連結部12の初期形態(無負荷状態)は、伸展形態におけるブーム本体10の形態を保持する構成となっている。すなわち、ブーム本体10の開口角を大きくする方向の変形については、連結部12の分割ブーム部11,11の凹面側の表面が伸びて元に戻す方向の張力が作用し、開口角を小さくする方向への変形は、連結部12の分割ブーム部の11,11の凸面側の表面が伸びて元に戻す方向の張力が作用し、元の開口断面形状に戻される。
In this embodiment, the connecting
For the first connecting
なお、図示例では、第1連結シート12a、第2連結シート12bは、2つの分割ブーム部11,11の第1面11a、11aと第2面11b,11bの全面を被覆するように張り付られているが、第1連結シート12aのみ、第2連結シート12bのみによって構成してもよい。
また、図1(F)に示すように、第1連結シート112a、第2連結シート112bを連結される分割ブーム部11,11の側縁に部分的に張り付けてもよい。この場合も、第1面11a側のみ、第2面11b側のみを張り付けてもよい。また、図1(G)に示すように、第1連結シート112a,第2連結シート112bの少なくともいずれか一方に、
繊維基材等の補強材112dを貼り付け、あるいは補強材入りシートを使用してもよい。
また、連結部12で連結される分割ブーム部11,11の側縁間の隙間は、狭すぎると巻き取り時の抵抗が大きくなり、広すぎると伸展時の剛性が低くなる傾向があり、適切な範囲に設定される。
In the illustrated example, the first connecting
Further, as shown in FIG. 1 (F), the first connecting
A reinforcing
Further, if the gap between the side edges of the
次に、各分割ブーム部11について説明する。
図2(A)は図1のブーム本体を構成する一つの分割ブーム部の伸展形態の斜視図、(B)は(A)の分割ブーム部の巻取り形態の斜視図、(C)は(A)の分割ブーム部の巻取り形態から伸展形態への移行途中の状態の斜視図である。
分割ブーム部11は、弾性を有する長尺の薄板によって構成され、長手方向Xと直交する方向に開断面形状に曲付けすると共に、一方で、長手方向Xに円筒状に巻き取った巻き取り形態に曲付けし、初期形態で、図2(A)に示す伸展形態11Aと、図2(B)に示す巻き取り形態11Bのいずれかの形態で安定して保持される構成となっている。分割ブーム部11は、伸展形態における開断面形状の凹面側となる面を第1面11a、凸面側となる面を第2面11bとすると、巻き取り形態においても、第1面11a側が凹面となる方向に湾曲して巻き取られる形態となっている。
Next, each split
2 (A) is a perspective view of an extended form of one split boom portion constituting the boom body of FIG. 1, (B) is a perspective view of a winding form of the split boom portion of (A), and (C) is (C). It is a perspective view of the state in the middle of transition from the winding form to the extension form of the split boom part of A).
The
各分割ブーム部11は、図4(A),(B)に示すように、繊維強化樹脂シート(FR
Pシート)13によって構成されている。繊維強化樹脂シート13は、繊維基材15にマトリックス樹脂16を含浸させた構成である。
繊維基材15は、2軸織物組織であり、長手方向に沿った長軸線N1に対して第1軸糸15a及び第2軸糸15bは、互いに反対方向に所定角度θ(配向角)だけ傾斜する構成となっている。配向角としては、45°としている。
この実施形態では、第1軸糸15a、第2軸糸15bは炭素繊維が用いられ、特に、繊維束を扁平に束ねた開繊糸によって構成されている。この例では、この繊維強化樹脂シー
ト13を1層構成としているが、複数枚張り合わせた多層構成としてもよい。
2軸織物組織としては、平織りのバイアスカット材、バイアス織りのいずれも採用する
ことができる。
なお、繊維基材15の基材組織は、織物組織に限定されるものではなく、組紐組織も適用可能であり、その他、編物組織、網組織等も適用可能である。
As shown in FIGS. 4A and 4B, each of the
It is composed of P sheet) 13. The fiber-reinforced
The
In this embodiment, carbon fibers are used for the
As the biaxial woven fabric structure, either a plain weave bias cut material or a bias weave can be adopted.
The base material structure of the
また、図5(A),(B)に示すように、繊維強化樹脂シート(FRPシート)として
、繊維基材として繊維25の束を長軸線N1に対して斜めに配向させたUD材23(マトリックス樹脂26に繊維25を一方向に配向した繊維強化材料)を、複数積層した積層材を用いることもできる。UD材23は、長軸線N1に対して互いに逆方向に配向させた2層構成であればよいが、2層ではねじれる傾向にあり、配向角θを、−θ/+θ/+θ/−θの4層構成とすることにより、ねじれを防止することができる。なお、配向角θの+、−の表記については、反時計回り方向を+、時計回り方向を−としている。配向角θは
、45°程度が好適である。
Further, as shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B), as a fiber reinforced resin sheet (FRP sheet), a
上記した繊維基材15の第1軸糸15a、第2軸糸15bや、UD材23の繊維25については、炭素繊維の他に、ガラス繊維、ポリエステル系繊維、フッ素系繊維、アラミド系繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、金属系繊維等を利用可能である。アンテナ等に用いる場合は、導電性の繊維を使用することもできる。
また、マトリックス樹脂16、26としては、ポリカーボネート樹脂、PETやPBTなどポリエステル系樹脂、PA(ポリアミド)、PEI(ポリエーテルイミド),PEE
K(ポリエーテルエーテルケトン)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)などのエンジニアリングプラスチック、EP(エポキシ樹脂)、ポリイミド系などの耐熱性樹脂等を用いることができる。
Regarding the
The matrix resins 16 and 26 include polycarbonate resins, polyester resins such as PET and PBT, PA (polyamide), PEI (polyetherimide), and PEE.
Engineering plastics such as K (polyetheretherketone) and PPS (polyphenylene sulfide), heat-resistant resins such as EP (epoxy resin) and polyimide can be used.
次に、図3を参照して、本実施形態の双安定性ブームの作用について説明する。
巻き取り形態では、ブーム本体10は、2つの分割ブーム部11,11が伸展方向と直交方向の円弧状の断面形状が直線状に延ばされており、各分割ブーム部11,11の開断面方向に戻ろうとする弾性復元力は、各分割ブーム部11,11の巻き取られた円筒形状の剛性によって保持されている。連結部12については、分割ブーム部11,11の変形に倣って弾性変形している。
巻き取り形態で安定しているブーム本体10の端末を少し引き出すと、図3(A)に示すように、巻き取り形態10Bから伸展形態に移行する移行領域10Cにおいて、ブーム本体10の短手方向の断面形状が、短手方向に湾曲させようとする弾性復元力によって、順次直線状態から開断面形状に移行し、巻き取り形態10Bが伸展形態に向けて移行して自己伸展していく。
伸展初期においては、端末部分が開断面形状に戻りきらず、初期抵抗が発生する。本実施形態の場合、ブーム本体が2つの分割ブーム部11,11に分割されているので、開断
面形状に戻りやすく、初期抵抗が小さくなり、スムースに自己伸展する。
移行領域10Cにおいては巻き取り形態10Bから、まず、各分割ブーム部11,11が並列的に湾曲形態となったW字形状に移行し、巻き取り形態からの距離が遠くなるにしたがって、連結部12の弾性復元力によって、徐々にW字形状の境界山部が徐々に低くなりC字状の一つの湾曲形態に移行していく。
Next, the operation of the bistability boom of the present embodiment will be described with reference to FIG.
In the winding mode, the boom
When the terminal of the
In the initial stage of extension, the terminal portion does not completely return to the open cross-sectional shape, and initial resistance is generated. In the case of the present embodiment, since the boom body is divided into two divided
In the
本実施形態1では、ブーム本体10が2つの分割ブーム部11,11に分割されている
ので、巻き取り形態における歪量が、複数の分割ブーム部11,11に分散されて小さく
なる。したがって、たとえば、巻き取り形態で、月単位、年単位で長期間経過し、応力緩和が生じたとしても、応力緩和の程度が小さく、2つの分割ブーム部11,11によって
構成されるブーム本体10を、各分割ブーム部11,11の弾性復元力によって確実に自
己伸展させることができる。
In the first embodiment, since the boom
実施例
ブーム本体10の自己伸展の性能については、ブーム本体10の繊維基材、マトリックス樹脂、直径、分割ブーム部の分割数、厚さ、曲率、幅、弾性率等によって変化し、具体的な使用用途等に応じて適宜選択される。
実施例として、以下の条件で、ブーム本体を製作したところ、初期抵抗が小さく、スムースに自己伸展することを確認できた。
直径: φ20mm
開口角: ほぼ0°
繊維基材:
・平織りのバイアスカット(45°)、
・バイアス織、
・組紐
・UD積層材:−45°/+45°/+45°/−45°の4層構成
繊維:24tonグレードの炭素繊維
マトリックス樹脂:エポキシ樹脂
樹脂含有率(Vf):60〜65 vol/%
厚さ:0.08mm〜0.35mm
UD積層材の場合、60μm/ply、総厚で240μm
なお、繊維基材が平織りの場合、バイアスカットする関係で、1.4mまでに制限されるが、バイアス織り、UD積層材、組紐の場合は、長さに制限はない。
Example The self-extending performance of the
As an example, when the boom body was manufactured under the following conditions, it was confirmed that the initial resistance was small and the boom body extended smoothly.
Diameter: φ20mm
Aperture angle: Almost 0 °
Fiber base material:
・ Plain weave bias cut (45 °),
・ Bias weave,
·braid
-UD laminate: -45 ° / + 45 ° / + 45 ° / -45 ° 4-layer constituent fiber: 24 ton grade carbon fiber matrix resin: epoxy resin resin content (Vf): 60 to 65 vol /%
Thickness: 0.08 mm to 0.35 mm
In the case of UD laminated lumber, 60 μm / ly, total thickness 240 μm
When the fiber base material is plain weave, the length is limited to 1.4 m due to bias cutting, but when the fiber base material is bias weave, UD laminated lumber, or braid, the length is not limited.
次に、本発明の他の実施形態について説明する。以下の説明では、主として上記実施形態と異なる点についてのみ説明するものとし、同一の構成部分については同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
[実施形態2]
まず、図6を参照して、本発明の実施形態2について説明する。
図6は本発明の実施形態2に係る双安定性ブームを示しており、(A)は伸展形態の斜視図、(B)は巻き取り形態の斜視図、(C)は伸展初期形態の斜視図、(D)は伸展形態のブーム本体の長手方向と直交方向の断面図である。
この実施形態2では、ブーム本体210について、伸展形態における開断面形状が、実施形態1と異なり、各分割ブーム部11,11の円弧形状が並列に連なったW字状となっ
ている。このような異形断面形状も、本発明の開断面形状に含まれるものとする。長手方向と直交方向の断面の一方の面が凹状に湾曲する湾曲面を有する形状であれば、本発明が適用可能である。本実施形態では、開断面形状が、各分割ブーム部11,11の第1面1
1a,11aが凹状に湾曲している。
ブーム本体210は、伸展形態210Aでは、図6(A)に示すように、長手方向Xに直線状に伸び、かつ、長手方向Xと直交方向の断面形状がW字形状に湾曲する形態に保持される。この伸展形態210AのW字形状は、連結部212によって保持される。
一方、巻き取り形態210Bでは、図6(B)に示すように、長手方向と直交方向の断面形状が直線状に伸び、かつ、長手方向に湾曲して巻き取られた形態に保持される双安定性を有している。
Next, other embodiments of the present invention will be described. In the following description, only the points different from the above-described embodiment will be mainly described, the same components will be designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
[Embodiment 2]
First, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 shows a bistability boom according to the second embodiment of the present invention, (A) is a perspective view of an extended form, (B) is a perspective view of a winding form, and (C) is a perspective view of an initial extended form. FIG. 3D is a cross-sectional view of the extended boom body in the direction orthogonal to the longitudinal direction.
In the second embodiment, the open cross-sectional shape of the boom
1a and 11a are curved in a concave shape.
In the
On the other hand, in the winding
本実施形態2においても、巻き取り形態210Bで安定しているブーム本体210を、一部引き出すと、図6(C)に示すように、巻き取り形態210Bから伸展形態に移行する移行領域210Cにおいて、ブーム本体20の長手方向と直交方向の断面形状が、順次直線状態から開断面形状に移行していく。実施形態1と異なり、W字形状のまま自己伸展する。
本実施形態2でも、ブーム本体210が2つの分割ブーム部11,11に分割されてい
るので、巻き取り形態における歪量が、複数の分割ブーム部11,11に分散されて小さ
くなり、巻き取り形態あるいは伸展形態で長期間経過し、応力緩和が生じたとしても、応力緩和の程度が小さく、各分割ブーム部11,11の弾性復元力によって確実に自己伸展
させることができる。
Also in the second embodiment, when the boom
Also in the second embodiment, since the boom
[実施形態3]
次に、図7及び図8を参照して本発明の実施形態3について説明する。
図7は本発明の実施形態3に係る双安定性ブームを示しており、(A)は伸展形態の斜視図、(B)は巻き取り形態の斜視図、(C)は伸展形態のブーム本体の長手方向と直交方向の断面図、(D)は連結部を模式的に示す拡大断面図である。
上記各実施形態では、分割ブーム部と連結部が別部材で構成されているが、本実施形態3では、分割ブーム部311,311と連結部312が、共通の繊維基材をベースとし、
分割ブーム部311,311には硬質樹脂を含侵させ、連結部312には軟質樹脂を含侵
させた構成となっている。
すなわち、ブーム本体310の開断面形状は、実施形態1と同様に、円の一部を構成するようにC字形状に湾曲する断面円弧形状で、2つの分割ブーム部311,311は、ブーム本体310を長手方向と直交方向に2分割した構成となっている。各分割ブーム部311,311は、同一形状、同一寸法の長尺の弾性板であり、それぞれが、伸展形態と巻
き取り形態の2形態を安定して保持することが可能な双安定性を有している。
分割ブーム部311,311は、たとえば、図4に記載の繊維強化樹脂シート13によ
って構成される。図7(D)に示すように、各分割ブーム部311,311の繊維基材1
5を分断せずに、連結部312を介して各分割ブーム部311,311に跨る共通の繊維
基材15としている。なお、図示例では、樹脂が含侵される繊維基材15を模式的に示すもので、繊維糸の方向は、長軸線N1に対して−45°/+45°の配向角を有している
。この繊維基材15の分割ブーム部311,311に対応する部分に、硬質樹脂として、
実施形態1と同様のマトリックス樹脂16を含侵させ、連結部312に対応する部分に、軟質樹脂17を含侵させている。軟質樹脂17としては、TPU(熱可塑性ポリウレタン)等のエラストマーが用いられる。
なお、繊維基材としては、図4に示した繊維強化樹脂シート13に限らず、図5に示したUD材23を用いることもできるし、組みひも組織等の他の繊維基材を用いることができる。
[Embodiment 3]
Next, the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
FIG. 7 shows a bistability boom according to the third embodiment of the present invention, (A) is a perspective view of an extended form, (B) is a perspective view of a winding form, and (C) is a boom main body in an extended form. A cross-sectional view in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the above, (D) is an enlarged cross-sectional view schematically showing a connecting portion.
In each of the above embodiments, the split boom portion and the connecting portion are composed of separate members, but in the third embodiment, the
The
That is, the open cross-sectional shape of the boom
The
The
The
The fiber base material is not limited to the fiber reinforced
本実施形態3においても、巻き取り形態310Bで安定しているブーム本体310を、一部引き出すと、図8(A)に示すように、巻き取り形態310Bから伸展形態に移行する移行領域310Cにおいて、ブーム本体310の長手方向と直交方向の断面形状が、W字形状に移行する。この状態から、さらに伸展すると、図8(B)に示すように、徐々にW字の境界山部が徐々に低くなって、一つの湾曲形態となり、所定の開断面形状の伸展形態に移行する。
本実施形態3でも、ブーム本体310が2つの分割ブーム部311,311に分割され
ているので、巻き取り形態及び伸展形態における歪量が、複数の分割ブーム部311,3
11に分散されて小さくなり、巻き取り形態あるいは伸展形態で長期間経過し、応力緩和が生じたとしても、応力緩和の程度が小さく、各分割ブーム部21,21の弾性復元力に
よって確実に自己伸展あるいは収縮させることができる。
なお、この実施形態3の連結部312の構成で、伸展形態の開断面形状を、実施形態2のように、W字形状とすることもできる。
Also in the third embodiment, when the boom
Also in the third embodiment, since the boom
Even if stress relaxation occurs after a long period of time in the winding form or the extending form, the stress relaxation is small, and the elastic restoring force of each of the split boom portions 21 and 21 ensures self-reliance. It can be extended or contracted.
In addition, in the configuration of the connecting
なお、上記各実施形態では、ブーム本体を構成する分割ブーム部は2分割の例について説明したが、それぞれの実施形態で、3つ以上に分割してもよいし、各分割ブーム部の周長が違っていてもよく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。 In each of the above embodiments, the split boom portion constituting the boom body has been described as an example of two divisions, but in each embodiment, the split boom portion may be divided into three or more, and the peripheral length of each split boom portion may be described. May be different, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
10 ブーム本体
10A 伸展形態、10B 巻き取り形態、10C 移行領域
11 分割ブーム部
11a 第1面(伸展形態における凹面)、11b 第2面
12 連結部、12a 第1連結シート(連結材)、12b 第2連結シート(連結材)
13 繊維強化樹脂シート、
15 繊維基材、15a 第1軸糸、15b 第2軸糸
16 マトリックス樹脂
23 UD材、25 繊維、26 マトリックス樹脂
210 ブーム本体(実施形態2)、
210A 伸展形態、210B 巻き取り形態、210C 移行領域
212 連結部
310 ブーム本体(実施形態3)
310A 伸展形態、310B 巻き取り形態、310C 移行領域
311 分割ブーム部、312 連結部
17 軟質樹脂
N1 長軸線、O 曲率中心、
X 長手方向
α 開口角、θ 配向角
10
13 Fiber reinforced plastic sheet,
15 Fiber Substrate, 15a 1st Axoneme, 15b
210A extension form, 210B take-up form,
310A extension form, 310B take-up form,
X Longitudinal α Aperture angle, θ Orientation angle
Claims (7)
該ブーム本体は、伸展形態では、長手方向に直線状に伸び、かつ、長手方向と直交方向の断面形状が開断面形状に湾曲する形態に保持され、巻き取り形態では、長手方向と直交方向の断面形状が直線状に伸び、かつ、長手方向に湾曲して巻き取られた形態に保持される双安定性ブームにおいて、
前記ブーム本体は、周方向に分割され長手方向に平行に延びる複数の分割ブーム部と、該複数の分割ブーム部を連結する屈曲可能の連結部と、を備え、
前記分割ブーム部は、それぞれ、伸展形態では、長手方向に直線状に伸び、かつ、長手方向と直交方向の断面形状が開断面形状に湾曲する形態に保持され、巻き取り形態では、長手方向と直交方向の断面形状が直線状に伸び、長手方向に湾曲して巻き取られた形態に保持される双安定性を有し、
前記伸展形態では、前記複数の分割ブーム部が、それぞれ前記ブーム本体の開断面形状の一部を構成し、前記連結部によって全体としてブーム本体の開断面形状を保持する構成となっている
ことを特徴とする双安定性ブーム。 It has a long boom body that can stably hold two forms, an extended form and a take-up form.
In the extended form, the boom body is held in a form that extends linearly in the longitudinal direction and the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the longitudinal direction is curved to an open cross-sectional shape, and in the winding form, the boom body is orthogonal to the longitudinal direction. In a bistable boom in which the cross-sectional shape extends linearly and is held in a wound form that is curved in the longitudinal direction.
The boom body includes a plurality of split boom portions that are divided in the circumferential direction and extend in parallel in the longitudinal direction, and a bendable connecting portion that connects the plurality of divided boom portions.
In the extended form, the split boom portions are held in a form that extends linearly in the longitudinal direction and the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the longitudinal direction is curved to the open cross-sectional shape, and in the winding form, the split boom portions are held in the longitudinal direction. It has bi-stability in which the cross-sectional shape in the orthogonal direction extends linearly and is curved in the longitudinal direction and held in a wound form.
In the extended form, the plurality of divided boom portions each form a part of the open cross-sectional shape of the boom body, and the connecting portion holds the open cross-sectional shape of the boom body as a whole. The characteristic bi-stability boom.
請求項1に記載の双安定性ブーム。 The bistability boom according to claim 1, wherein the connecting portion is composed of a connecting material joined to the split boom portion.
請求項2に記載の双安定性ブーム。 The bistability boom according to claim 2, wherein the connecting material is entirely joined to the split boom portion.
請求項2に記載の双安定性ブーム。 The bistability boom according to claim 2, wherein the connecting member is partially joined to a side edge portion of the split boom portion.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の双安定性ブーム。 The bistability boom according to any one of claims 1 to 4, wherein the split boom portion is made of a fiber reinforced resin in which a fiber base material is impregnated with a resin.
請求項5に記載の双安定性ブーム。 The bistability boom according to claim 5, wherein the fiber base material is a structure in which the orientation directions of the fibers are obliquely intersected with each other in the direction opposite to the extension direction.
請求項1に記載の双安定性ブーム。 A claim in which the split boom portion and the connecting portion are based on a common fiber base material, the split boom portion is impregnated with a hard resin, and the hinge element is impregnated with a soft resin. Item 2. The bistability boom according to item 1.
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