JP2611240B2 - 空力抵抗傘 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は飛行物体を随意に減速させるための空力抵抗
傘に関する。

〔従来の背景〕

例えば宇宙航行体が高高度の大気圏内軌道を飛行して
いるときにこれを減速しようとする場合は一般に逆噴進
モータを用いることが考えられるが、他方では空力抵抗
傘を展開して制動しようという試みがなされている。

このような、宇宙航行体上などにおいて対象物を傘状
に展開させる技術としては、例えば米国航空宇宙局（NA
SA）の監修による「A COLLECTION OF THECHNICAL PAPER
S」（May8−10,1979/Hampton,Virginia）にパラボラア
ンテナに関するものが開示されている。この技術はアン
テナ外周部を構成するサポートリングに沿って互いに自
在継手で連結された複数のドライブシャフトを環状に配
置し、中間部にヒンジを有する複数のリブ骨の内端部を
ピボットに放射状に連結するとともにそれらの外端部を
対応するドライブシャフトに接合して該一連環状のドラ
イブシャフトをドライブモータから正逆に回転駆動する
ようにしたものである。よって例えば地上においてドラ
イブシャフトを一方へ駆動すると各リブ骨のヒンジが折
曲してこれらに取付けたアンテナパネルが折畳まれ、宇
宙空間等において該シャフトを他方へ駆動すると上記と
は反対にリブ骨が伸展してアンテナパネルが所定の傘状
にまで徐々に展開する。然しながらこの装置では折畳時
の形態が上記サポートリングから制約されて大形となる
ことで、空力抵抗傘のように不使用時にはこれに働く空
力抵抗力を極小に抑えたいものには該機構を利用するこ
とができず、さりとてサポートリングをも折畳可能にし
ようとすれば構造が複雑となってその分信頼性の低下を
招く危険がある。

一方我々が日常使用するいわゆるワンタッチ式の雨傘
は、スプリングによりリブ骨を開傘方向に附勢してれら
を折畳姿勢に拘束したもので、この拘束を解除すると上
記スプリングが急速伸長して一気に開傘するようにして
いる。このものは不使用時にその形態を棒状にまとめう
ることで、空力抵抗傘への折畳形態としても理想である
反面、開傘に当って宇宙航行体などが上記スプリングか
らの機械衝撃や急速開傘にもとづく空力衝撃を受けるこ
とで、該機構もまた一概に利用することができない。

以上の背景にかんがみる本発明の課題は、空力抵抗傘
の不使用時にはこれを上記棒状などの理想の形態で閉傘
させ、使用時には上記パラボラアンテナの展開のように
有害な衝撃を伴うことなく開傘させる点にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記課題を解決するために具体的に構成し
たものであり、空力抵抗傘としては、飛行物体の前面部
に飛行方向へ軸芯を向けて取付けた柱状のセンタポール
と、該センタポールに回転自在に外嵌した外ねじ付き略
円筒状のアウタポールと、該アウタポールに螺装したス
リーブナットと、該センタポールの先端部に取付けたピ
ボットを介して放射状に枢支した複数本のリブ骨と、該
リブ骨と同数有し、該各リブ骨の中間部および前記スリ
ーブナットにそれぞれヒンジを介して回動自在に連結し
たステイと、前記各リブ骨にわたって装着した天蓋シー
トと、前記センタポールの先端部と前記リブ骨の前端部
との間に開傘側へバネ付勢して接続したエキスパンダ
と、前記アウタポールに狭閉位置で係合し、拡開位置で
係合解除して、閉傘時に狭閉して前記天蓋シートを外方
から抱持する複数個の羽根板付きアームを有し、該羽根
板付きアームを拡開狭閉可能に支承して前記飛行物体の
前面部に立設したサポータと、前記センタポールの基部
に設けて、前記アウタポールを回転駆動可能に接続し、
前記アウタポールの回転駆動時に、前記羽根板付きアー
ムとの係合を解除して前記羽根板付きアームを拡開さ
せ、前記天蓋シートの抱持を解除し、前記エキスパンダ
のバネ付勢力により前記天蓋シートを中間開傘状態まで
開傘させるとともに、前記ステイを開傘位置まで移動さ
せ、前記リブ骨を放射状に立ち上がらせて、前記天蓋シ
ートを全開させるアクチュエータとを備えたことを特徴
とするものである。

〔作用〕

この手段は次のように作用する。

アクチュエータを開傘側に作動させて、アウタポール
を回転駆動させると、サポータに設けられた羽根板付き
アームとの係合が解除されて羽根板付きアームが拡開
し、天蓋シートの抱持を解除し、エキスパンダのバネ付
勢力により天蓋シートを中間開傘状態まで開傘させると
ともに、ステイを開傘位置まで移動させ、リブ骨を放射
状に立ち上がらせて、天蓋シートを全開する。また、ア
クチュエータを閉傘側に作動させると、反対に、ステイ
が閉傘位置まで戻り、センタポールの回りに天蓋シート
が集約し、サポータに設けられた羽根板付きアームが狭
閉して天蓋シートを抱持し、アウタポールと係合して位
置固定することにより閉傘する。

こうして、センタポールの先端部にピボットを介して
放射状に枢支したリブ骨はこれらに装着した天蓋シート
を伴って閉傘姿勢と開傘姿勢との間を回動することがで
きる。一方スリーブナットはアウタポールを介してセン
タポールと同心に配されるので、またこのスリーブナッ
トと各リブ骨の中間部がそれぞれヒンジを介してステイ
により連結されているので、スリーブナットをセンタポ
ールの方向へ正逆に推進駆動すれば雨傘と同様にして開
傘および閉傘がおこなわれる。そしてスリーブナットは
ステイを介してその自由回転が拘束されたままアウタポ
ールに螺装されているので、アクチュエータからこのア
ウタポールを正逆に回転駆動することにより上記の推進
駆動がなされる。そしてこの駆動速度、すなわち開傘あ
るいは閉傘の速度はアクチュエータの動作速度を適宜に
設定することにより自由に選択できる。

〔実施例〕

添付図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

主に第１図を用い、矢線Ｆの方向に飛行する宇宙航行
体などの飛行物体Ａの前面部にセンタポール１を植設す
る。このセンタポールにベアリング2,3を介してアウタ
ポール４を外嵌し、このアウタポールにボールねじ機構
を介してスリーブナット５を螺装する。このボールねじ
機構はアウタポールの外周に研削したボールねじ溝６
と、該ねじ溝およびスリーブナット５に係合するキャリ
ヤボール７とをそなえる公知のものである。またセンタ
ポール１の先端部に形成した小径部1aにピボット８とス
ペーサ９と後述するエキスパンダ18のボス板19とを嵌装
してナット10で共締めすることによりこれらを固定す
る。ピボット８は例えば８対の対向ブラケット11を等角
度関係で放射状にそなえ、各対のブラケットの間にリブ
骨12の前端部を挿入してピン13により枢支する。この状
態で各リブ骨12の中間部およびスリーブナット５をそれ
ぞれヒンジ14および15を介してステイ16により連結し、
また各リブ骨にわたって天蓋シート17を結着する。

一方、飛行物体Ａにアクチュエータ、例えば電動モー
タ25を固定して該モータのモータピニオン26からアウタ
ポール４の後端部に固定したギヤ27を介して該ポール４
を正逆に回転駆動させるようにする。したがってアウタ
ポール４を例えば正転駆動するとスリーブナット５が前
方へ推進されて各ステイ16を介し各リブ骨12を押拡げつ
つその前進限で当該空気抵抗傘を第４図あるいは第５図
のように完全に開傘させる。また逆転駆動すると上記と
は反対の運動をおこないつつスリーブナットの後進限で
第１図のように閉傘する。符号28および29はそれぞれ上
記の前進限および後進限を規制するリミットスイッチで
ある。

前記エキスパンダ18は前述したように固定したボス板
19から各々スプリングバー21を介して８本のテンション
アーム20を放射状に延出させたもので、各テンションア
ームを第５図に示すように各隣合うリブ骨12,12の中間
に配して複数のクリップ22を用い天蓋シート17に結着す
る。テンションアーム20は第４図に２点鎖線〔符号（2
0）〕で示すごとく上記開傘の途上でスプリングバー21
の弾発力により天蓋シート17を途中まで押開くものであ
る。

第２図は地上における初期閉傘形態を示したもので、
第１図のように折畳んだリブ骨12上に天蓋シート17を巻
付けてこの状態をサポータ30によって保形する。サポー
タ30は飛行物体Ａの前面に等角度関係で立設した４個の
ブラケット31と、各ブラケット31にトーションスプリン
グ32を介して後端寄りを支承したアーム33と、このアー
ムの前端に連続して上記巻付けた天蓋シートに沿うよう
にわん曲させた羽根板34と、前記ギヤ27に隣接してアウ
タポール４に固定したカム板35とを有する。アーム33は
トーションスプリング32によって外方への拡開傾向に附
勢されながらその後端部がカム板35のカム山36に係合し
て図示の挾縮位置に拘束されており、この状態で各羽根
板34が巻付けられた天蓋シート17を四方から抱持する。
カム山36は第３図に示すごとく突起状を呈してカム板35
が正転方向（矢線方向）へ僅かに回転するとアーム33か
ら離脱するようにその位相位置を定めておく。

実施例は以上のように構成されており、先ず地上整備
において第１図，第２図の初期折畳形態を整える。

すなわち、地上電源などを用いて電動モータ25を一方
向に回転させることによりアウタポール４を逆転させて
スリーブナット５を前記後進限の近傍まで推進し、これ
によって折畳まれたリーブ骨12に天蓋シート17をコンパ
クトに巻付け、サポータ30の各アーム33をひき起こして
挾縮したのちスリーブナット５を第１図の後進限まで更
に推進させる。これによりカム板35の各カム山36が第３
図のように対応するアーム33と係合し、前述したように
この閉傘形態が羽根板34により保形されて開傘不能に拘
束される。したがって飛行物体Ａが大気圏を突破する過
程などで大きな外力が作用しても、この形態がくずれさ
ることがない。

一方所定高度の軌道において、例えば地上から減速指
令が発せられると、飛行物体Ａの制御装置が開傘信号を
発信して電動モータ25を起動し、アウタポール４をカム
板35と共に正転させる。この正転開始の初期において前
述したごとくカム山36がアーム33から離脱すると、該各
アームがトーションスプリング32の前記附勢力により外
方へ拡開して羽根板34による前記拘束力を解除する。こ
こでエキスパンダ18の各テンションアーム20が前述した
ように天蓋シート17を途中まで押開いて各リブ骨12間に
ある該天蓋シート部分を放射状に展張さる。すなわちこ
れによって上記のシート部分が相互にからみ合うことを
防止して開傘準備を整えるのである。

引続き、アウタポール４はスリーブナット５を前方へ
推進しつつ、これが前進限のリミットスイッチ28に当接
すると電動モータ25が停止し、ここで前述したように当
該空力抵抗傘が完全に開傘する。

尚必要によってこれを再閉傘させようとするときは、
地上などからの指令により電動モータ25をアウタポール
４の逆転方向に起動させれば前記地上整備のときと同様
にして閉傘することができる。この場合実施例のサポー
タ30はその動作が非可逆的であって再閉傘した天蓋シー
トを抱持することはできないが、この再閉傘を高高度の
空気密度が極小の条件下でおこなうときは別に支承はな
い。但し、サポータのアーム33を拡開方向のほか挾縮方
向へも駆動できるようにカムリンク機構等を構成するこ
とは容易であり、あるいは別のアクチュエータを用いて
上記２方向への運動をさせることも容易であるから、こ
のような可逆的サポータとすることによって比較的低高
度軌動での再閉傘と保形とが可能となり、あるいは飛行
物体の回収後当該空力抵抗傘を再使用することも可能と
なる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の空力抵抗傘は、不使用時
にはセンタポールの回りに集約して閉傘でき、使用時に
は適宜の開傘速度で開傘させ得るので、飛行物体に対
し、有害な抵抗や開傘衝撃を与えることがない。

また、不使用時にはサポータに設けられた羽根付きア
ームが閉傘状態を維持させることにより、慣性力等の開
傘させる方向の力が加えられてもサポータがその力を受
けて抑えるから、リブ骨やステイ等の傘構成要素に不必
要に大きな力を加えずに済み、傘構成要素の剛性を小さ
くして軽量な構造にすることができる。

さらに、アクチュエータの動作に従ってサポータの閉
傘状態の解除とリブ骨および天蓋シートの全開とがシー
ケンシャルに動作するため、駆動用のモータが１つで済
み、駆動機構の簡素化および軽量化ができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであって、第１図は
閉傘時の縦断面図、第２図は第１図を矢線IIのようにみ
た側面図、第３図は第１図を矢線III−IIIのようにみた
横断面図、第４図は開傘時の要部縦断面図、第５図は第
４図を矢線Ｖ−Ｖのようにみた一部断面背面図である。 Ａ……飛行物体 １……センタポール、４……アウタポール ５……スリーブナット ６……外ねじ（ボールねじ溝） ８……ピボット、12……リブ骨 14,15……ヒンジ、16……ステイ 17……天蓋シート 18……エキスパンダ 25……アクチュエータ（電動モータ） 30……サポータ 32……トーションスプリング 33……アーム 34……羽根板

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】飛行物体の前面部に飛行方向へ軸芯を向け
   て取付けた柱状のセンタポールと、 該センタポールに回転自在に外嵌した外ねじ付き略円筒
   状のアウタポールと、 該アウタポールに螺装したスリーブナットと、 前記センタポールの先端部に取付けたピボットを介して
   放射状に枢支した複数本のリブ骨と、 該リブ骨と同数有し、該各リブ骨の中間部および前記ス
   リーブナットにそれぞれヒンジを介して回動自在に連結
   したステイと、 前記各リブ骨にわたって装着した天蓋シートと、 前記センタポールの先端部と前記リブ骨の前端部との間
   に開傘側へバネ付勢して接続したエキスパンダと、 前記アウタポールに狭閉位置で係合し、拡開位置で係合
   解除して、閉傘時に狭閉して前記天蓋シートを外方から
   抱持する複数個の羽根板付きアームを有し、該羽根板付
   きアームを拡開狭閉可能に支承して前記飛行物体の前面
   部に立設したサポータと、 前記センタポールの基部に設けて、前記アウタポールを
   回転駆動可能に接続し、前記アウタポールの回転駆動時
   に、前記羽根板付きアームとの係合を解除して前記羽根
   板付きアームを拡開させ、前記天蓋シートの抱持を解除
   し、前記エキスパンダのバネ付勢力により前記天蓋シー
   トを中間開傘状態まで開傘させるとともに、前記ステイ
   を開傘位置まで移動させ、前記リブ骨を放射状に立ち上
   がらせて、前記天蓋シートを全開させるアクチュエータ
   と を備えたことを特徴とする空力抵抗傘。