JP2728081B2

JP2728081B2 - 宇宙構造物の伸展構造

Info

Publication number: JP2728081B2
Application number: JP8092851A
Authority: JP
Inventors: 正夫大山
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-04-15
Filing date: 1996-04-15
Publication date: 1998-03-18
Anticipated expiration: 2016-04-15
Also published as: JPH09277996A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人工衛星等の宇宙
飛行体における宇宙構造物を伸展させるための伸展構造
に関し、特に、特別の動力源を必要とすることなく、簡
易な構造のみによって伸展が可能で、伸展構造の生産性
及び信頼性を向上させることができ、かつ、宇宙飛行体
の軽量化にも資することができる宇宙構造物の伸展構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、人工衛星等の宇宙飛行体では、
宇宙空間におけるアンテナの展開や、太陽電池パドルの
伸展を行なうため、各種の伸展構造が採用されている。
ここで、従来の宇宙構造物の伸展構造としては、例え
ば、図４又は図５に示すようなものがある。

【０００３】図４は、従来の宇宙構造物の伸展構造を示
す概略正面図であり、（ａ）は宇宙飛行体への収納時の
状態を、（ｂ）は宇宙空間における伸展時の状態をそれ
ぞれ示している。この図４における従来の宇宙構造物の
伸展構造は、一端側（図４における下端側）が宇宙飛行
体２０３に固定されるとともに、他端側が伸展対象とな
る宇宙構造物２０４（例えば、アンテナの副反射鏡）に
固定された形状記憶金属製のコイルばね２０１と、この
コイルばね２０１を加熱するヒータ２０２とを具備した
構成となっている。

【０００４】コイルばね２０１は、伸展した状態（図４
（ｂ）に示す状態）で形状記憶した形状記憶合金からな
り、低温（地上における常温）で変形を加えることによ
り宇宙飛行体２０３内に収納できる大きさに収縮させて
ある。なお、２０５は、伸展対象の宇宙構造物２０４を
支持する伸縮自在の支持部である。

【０００５】このような構成からなる宇宙構造物の伸展
構造によれば、宇宙飛行体の打上げ前は、地上の常温下
で、コイルばね２０１が収縮した状態で宇宙飛行体内に
収納され、これによって宇宙構造物２０４及び支持部２
０５も宇宙飛行体内に格納される。そして、宇宙飛行体
の打ち上げ後は、地上からのコマンドによってヒータ２
０２を加熱しコイルばね２０１を変態させることによっ
て、コイルばね２０１が伸展動力となって支持部２０５
が伸展し、これによって宇宙構造物２０４を伸展させる
ことができる。

【０００６】一方、図５は、従来の他の宇宙構造物の伸
展構造を示す概略斜視図であり、宇宙空間における伸展
時の状態を示している。この図５に示す従来の伸展構造
は、心棒３０１と、この心棒３０１に移動可能に係合す
る主スライドヒンジ３０２及び同期スライドヒンジ３０
３と、心棒３０１に巻装されて両スライドヒンジ３０
２，３０３の間に介在するスプリング３０４とを備えた
構成となっいる。そして、両スライドヒンジ３０２，３
０３には、展開用のリブ３０５，３０６が回動自在に取
り付けられ、このリブ３０５，３０６の先端側が、図示
しないアンテナ反射鏡等の伸展対象となる宇宙構造物に
取り付けられている。

【０００７】このような宇宙構造物の伸展構造によれ
ば、まず、打ち上げ前においては、両スライドヒンジ３
０２，３０３を、スプリング３０４を圧縮した状態で固
定用のワイヤ等により機械的に拘束しておく。そして、
宇宙空間において、ワイヤをワイヤカッタ等の火工品を
用いて切断して両スライドヒンジ３０２，３０３の拘束
を解除することによって、スプリング３０４の弾発力に
よって同期スライドヒンジ３０３が上方に伸展し、宇宙
構造物を展開するようになっている。

【０００８】このような宇宙構造物の伸展構造を用いた
従来の技術としては、例えば、特開平３−１４３００３
号公報に記載された展開トラスアンテナや、実開昭５８
−１８１７００号公報に記載された展開構造物の保持解
放機構等がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の宇宙構造物の伸展構造では、伸展の動力源と
なる伸展部について、形状記憶金属を変態させるための
ヒータや、ワイヤカッタ等の火工品を必要とするため、
これらの設備及びこれらを駆動するための電力等が必要
であった。このため、これら必要な設備，装置等を宇宙
飛行体に積載する必要があり、結果として宇宙飛行体が
重量化してしまい、人工衛星等の宇宙飛行体についての
軽量化の要請に反するという問題があった。

【００１０】また、このような従来の伸展構造では、伸
展後の伸展部を固定するための伸展ガイドや、伸展を停
止させるためのストッパ等の伸展制御のための構造，手
段が別途必要となり、これらが重量物となって、さらに
宇宙飛行体が重量化するという問題も発生した。

【００１１】本発明は、このような従来の技術が有する
問題を解決するために提案されたものであり、特別の動
力源を必要とすることなく、簡易な構造のみによって伸
展が可能で、伸展構造の生産性及び信頼性を向上させる
ことができ、かつ、宇宙飛行体の軽量化にも資すること
ができる宇宙構造物の伸展構造の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の請求項１記載の宇宙構造物の伸展構造は、宇宙
飛行体におけるアンテナ，太陽電池パドル等の宇宙構造
物を伸展するための伸展構造であって、一端側が前記宇
宙飛行体に固定され、他端側において伸展対象となる前
記宇宙構造物に当接する伸縮自在の伸展部を備え、この
伸展部が、前記宇宙飛行体の打上げ時には、当該宇宙飛
行体内に収納可能な状態に収縮するとともに、前記宇宙
飛行体の打上げ後は、宇宙空間における太陽光の熱によ
り変態して伸長するスパイラル形状の形状記憶金属から
なる構成としてある。

【００１３】また、請求項２記載の宇宙構造物の伸展構
造は、前記伸展部の外周を、当該伸展部の伸縮に応じて
伸縮する外殻により覆うとともに、当該外殻の表面を、
紫外線硬化樹脂により被覆した構成としてある。

【００１４】さらに、請求項３記載の宇宙構造物の伸展
構造は、前記伸展部の外周を、当該伸展部の伸縮に応じ
て伸縮する外殻により覆うとともに、当該外殻に、紫外
線硬化樹脂を含浸させた構成としてある。

【００１５】このような構成からなる本発明の宇宙構造
物の伸展構造によれば、伸展部をスパイラル状の形状記
憶金属により形成し、これを太陽光で加熱することによ
り変態，伸展させるようにしてあるので、伸展部を伸展
させるための特別の動力源や装置，構造等が一切不要と
なる。

【００１６】また、伸展部を、紫外線硬化樹脂を塗布又
は含浸させた外殻により覆うことにより、伸展部の伸展
に伴って、順次先端部より太陽光の紫外線で外殻が硬化
し、伸展部の形状を保持，固定することができるので、
伸展後の伸展部を固定するための構造，手段等を設ける
必要もない。

【００１７】これによって、本発明の宇宙構造物の伸展
構造では、従来必要とされた伸展開始用のヒータや拘束
解除のための手段、あるいは伸展後の形状保持構造等が
一切不要となり、簡易な構造のみによって宇宙構造物の
伸展が可能となり、宇宙飛行体の軽量化が図れるととも
に、伸展構造の生産性と信頼性を向上させることができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の宇宙構造物の伸展
構造の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態にかかる宇宙構造物の伸展構造の収
納時の状態を示す斜視図であり、図２は、同じく伸展時
の状態を示す斜視図である。また、図３は、図１及び図
２に示す伸展構造の要部断面図である。

【００１９】これらの図において、１は本実施形態にお
ける宇宙構造物の伸展構造であり、図示しない宇宙飛行
体におけるアンテナ，太陽電池パドル等の宇宙構造物を
伸展するための伸展手段となっている。１０は伸縮自在
の伸展部で、一端側が宇宙飛行体に固定されるととも
に、他端側において伸展対象となる宇宙構造物に当接で
きるようになっている。

【００２０】この伸展部１０は、図１及び図２に示すよ
うに、全体がスパイラル形状に形成された形状記憶金属
により構成されており、他端側、すなわち、伸展方向の
先端側には、伸展対象となる宇宙構造物に当接する当接
板１１が設けてある。そして、この伸展部１０を構成す
る形状記憶金属は、伸展した状態（図２に示す状態）で
形状記憶するとともに、低温（地上における常温）で変
形を加えることにより宇宙飛行体内に収納できる大きさ
に収縮するようになっており、宇宙空間における太陽光
の熱によって変態，復元するようになっている。

【００２１】これにより、伸展部１０は、宇宙飛行体の
打上げ時には、宇宙飛行体内に収納可能な状態に収縮す
るとともに（図１に示す状態）、宇宙飛行体の打上げ後
は、宇宙空間における太陽光の熱により変態，復元して
伸長し（図２に示す状態）、当接板１１によって宇宙構
造物を押圧，伸展するようになっている。

【００２２】２０は外殻で、伸展部１０の外周全体を覆
う筒状の層材であって、伸展部１０及び当接板１１に一
体的に取り付けられており、伸展部１０の伸縮に応じて
伸縮するようになっている。本実施形態では、この外殻
２０を、伸縮自在となるよう、フィルム材や各種繊維を
編んだクロス材により形成してある。

【００２３】さらに、この外殻２０には、図３に示すよ
うに、その表面に紫外線硬化樹脂３０を被覆又は含浸し
てある。すなわち、外殻２０をフィルム材により形成し
た場合には、そのフィルム材の表面に紫外線硬化樹脂３
０を被覆するようにしてあり、外殻２０をクロス材によ
って形成した場合には、当該クロス材に紫外線硬化樹脂
３０を含浸させるようにしてある。これにより、宇宙空
間における太陽光の紫外線によって、この外殻２０の紫
外線硬化樹脂３０が硬化し、伸展後の伸展部１０の形状
を保持することができるようになっている。

【００２４】４０は収納部で、図示しない宇宙飛行体の
側面等に突設され、収縮状態における伸展部１０が収納
できるようになっている。４１は、収納部４０のカバー
であり、地上のコマンド制御によって自動的に開閉でき
るようになっている。なお、伸展部１０を宇宙飛行体に
直接収納できる場合等においては、この収納部４０を省
略することもできる。

【００２５】次に、このような構成からなる本実施形態
の宇宙構造物の伸展構造の動作について説明する。ま
ず、宇宙飛行体の打ち上げ前には、地上の常温下におい
て、伸展部１０が収縮した状態で収納部４０に収納され
ており（図１に示す状態）、宇宙構造物も折り畳まれた
状態等により宇宙飛行体内に格納することができる。こ
のとき、収納部４０のカバー４１は閉じた状態となって
いる。これによって、宇宙飛行体の打ち上げ時には、本
伸展構造１や宇宙構造物が打ち上げの支障となるような
ことはない。

【００２６】次に、衛星の打ち上げ後は、宇宙空間にお
いてこの伸展構造１を伸展させる。すなわち、まず地上
からのコマンドにより、収納部４０のカバー４１を開け
るとともに、宇宙飛行体の姿勢を制御して、本伸展構造
１を太陽光の照射する方向に向ける。本伸展構造１を太
陽光に向けると、太陽光の熱によって伸展部１０が加熱
され、伸展部１０を形成する形状記憶合金が変態，復元
する。これによって、伸展部１０は伸展する。

【００２７】そして、この伸展部１０の伸展と同時に、
伸展部１０の外周を覆う外殻２０にも太陽光が照射され
るので、外殻２０表面の紫外線硬化樹脂３０が、伸展方
向の先端側から順次、太陽光の紫外線によって硬化を開
始し、伸展部１０の形状を保持，固定する。これによ
り、伸展部１０の伸長が伸展動力となって当接板１１が
図示しない宇宙構造物に当接して、これを押圧，伸展さ
せることができるとともに、外殻２０の硬化によって、
伸展部１０自体が宇宙構造物を支持する支持部材とな
る。

【００２８】このように、本実施形態の宇宙構造物の伸
展構造によれば、伸展部１０をスパイラル状の形状記憶
金属により形成し、これを太陽光で加熱することにより
変態，伸展させるようにしてあるので、伸展部１０を伸
展させるための特別の動力源や装置，構造等が一切不要
となる。すなわち、形状記憶金属を変態させるためのヒ
ータ等の熱供給装置が不要となるので、構成部品点数
が、従来のものと比べて格段に少なくなる。

【００２９】また、伸展部１０を、紫外線硬化樹脂３０
を塗布又は含浸させた外殻２０により覆うことにより、
伸展部１０の伸展に伴って、外殻２０が順次先端部より
太陽光の紫外線で硬化し、伸展部１０の形状を保持，固
定することができるので、伸展後の伸展部１０を固定す
るためのシリンダやストッパ等の構造，手段を設ける必
要もない。

【００３０】これによって、従来の宇宙構造物の伸展構
造で必要とされた伸展開始用のヒータや拘束解除のため
の手段、あるいは伸展後の形状保持構造等が一切不要と
なり、簡易な構造のみによって宇宙構造物の伸展が可能
となり、宇宙飛行体の軽量化が図れるとともに、伸展構
造の生産性と信頼性を向上させることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の宇宙構造物
の伸展構造によれば、特別の動力源を必要とすることな
く、簡易な構造のみによって伸展が可能で、伸展構造の
生産性及び信頼性を向上させることができ、かつ、宇宙
飛行体の軽量化にも資することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる宇宙構造物の伸展
構造の収納時の状態を示す斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態にかかる宇宙構造物の伸展
構造の伸展時の状態を示す斜視図である。

【図３】図１及び図２に示す宇宙構造物の伸展構造の要
部断面図である。

【図４】従来の宇宙構造物の伸展構造を示す概略正面図
であり、（ａ）は宇宙飛行体への収納時の状態を、
（ｂ）は宇宙空間における伸展時の状態を示す。

【図５】従来の他の宇宙構造物の伸展構造を示す概略斜
視図であり、宇宙空間における伸展時の状態を示す。

【符号の説明】

１…伸展構造１０…伸展部１１…当接板２０…外殻３０…紫外線硬化樹脂４０…収納部４１…カバー

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】宇宙飛行体におけるアンテナ，太陽電池
パドル等の宇宙構造物を伸展するための伸展構造であっ
て、一端側が前記宇宙飛行体に固定され、他端側において伸
展対象となる前記宇宙構造物に当接する伸縮自在の伸展
部を備え、この伸展部が、前記宇宙飛行体の打上げ時には、当該宇
宙飛行体内に収納可能な状態に収縮するとともに、前記
宇宙飛行体の打上げ後は、宇宙空間における太陽光の熱
により変態して伸長するスパイラル形状の形状記憶金属
からなることを特徴とする宇宙構造物の伸展構造。
【請求項２】前記伸展部の外周を、当該伸展部の伸縮
に応じて伸縮する外殻により覆うとともに、当該外殻の
表面を、紫外線硬化樹脂により被覆した請求項１記載の
宇宙構造物の伸展構造。
【請求項３】前記伸展部の外周を、当該伸展部の伸縮
に応じて伸縮する外殻により覆うとともに、当該外殻
に、紫外線硬化樹脂を含浸させた請求項１記載の宇宙構
造物の伸展構造。