JP2928067B2 - 人工衛星の衝撃緩衝分離機構 - Google Patents

人工衛星の衝撃緩衝分離機構

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JP2928067B2 JP5278776A JP27877693A JP2928067B2 JP 2928067 B2 JP2928067 B2 JP 2928067B2 JP 5278776 A JP5278776 A JP 5278776A JP 27877693 A JP27877693 A JP 27877693A JP 2928067 B2 JP2928067 B2 JP 2928067B2
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宗久 石本
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    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/64Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
    • B64G1/645Separators
    • B64G1/6455Pyrotechnics; Using heat

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  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は人工衛星の衝撃緩衝分離
機構に関し、特に、人工衛星の搭載機器を本体側構造体
(構体)から分離・展開する際の火工品ボルトの発火に
より発生する衝撃の緩和(減衰)に好適な人工衛星の衝
撃緩衝分離機構に関する。
【0002】
【従来の技術】一部の人工衛星では、衛星軌道上におい
て、火工品ボルトを用いた分離機構によって本体側構体
から展開式アンテナ等の搭載機器を分離・展開する。上
記搭載機器は、人工衛星の打ち上げ時には上記分離機構
によって人工衛星の本体に保持・締結されているが、打
ち上げ後の所要時期には上記火工品ボルトの発火により
締結を解かれて本体側構体から分離・展開される。上記
火工品ボルトの発火時,つまり搭載機器の分離時には大
きな衝撃が生じる。
【0003】ここで、上記打ち上げ時にロケットと人工
衛星とを分離するロケットの分離機構においては、この
ような火工品ボルトの発火に伴なう衝撃を緩和する目的
で、種々の衝撃緩和機構(緩衝構造)が用いられている
(例えば、特開平3−25100)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のロケット分離機
構用の衝撃緩衝構造は、人工衛星本体およびロケットに
伝わる衝撃を両方共に緩和するものではなく、投棄され
るロケットへ伝達する衝撃の緩和については何ら考慮さ
れていない。また、この衝撃緩和機構は複雑な構成を必
要としている。
【0005】一方、搭載機器分離機構用の衝撃緩衝構造
には、人工衛星の打ち上げ時においては分離機構と人工
衛星本体および搭載機器の各各との間に十分な剛性を有
するとともに、分離時(火工品の発火時)においては分
離機構から本体側構体および搭載機器の双方に伝わる衝
撃を共に緩和する必要がある。しかし、従来にはこれら
二つの条件をともに満たす衝撃緩衝構造がなく、従来の
人工衛星では、搭載機器の分離機構と上記構体の各各と
の間を直接固定していた。従って、上記分離機構の周辺
に実装する搭載機器および衛星機器は、火工品の発火時
の衝撃に耐えるように特別に頑丈に設計する必要があっ
た。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の人工衛星の衝撃
緩衝分離機構は、火工品ボルトの発火により第1の分離
体と第2の分離体とに分離する分離機構と、一面が人工
衛星の本体側構体に固定されるとともに他面が前記第1
の分離体の一面に固定され交互に積層配置するとともに
接着剤で互いに接着した金属板と樹脂板とを備える第1
の衝撃緩衝構造と、一面が人工衛星の搭載機器側構体に
固定されるとともに他面が前記第2の分離体の一面に固
定され交互に積層配置するとともに属板と樹脂板とを備
える第2の衝撃緩衝構造とを含む。
【0007】
【0008】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
【0009】図1は本発明の一実施例に用いる衝撃緩衝
構造の一部截欠斜視図である。
【0010】この衝撃緩衝構造1は、宇宙機器用に設計
されたものであり、火工品(火工品ボルト)を含む分離
機構(図示せず)から面15に加わる衝撃を減衰(緩
和)させ、この減衰した衝撃を人工衛星の本体側あるい
は搭載機器側の構体(図示せず)に固定される面16に
伝播する。衝撃緩衝機構1は、金属板11a,樹脂板1
3a,金属板11b,樹脂板13bおよび金属板11c
を順に積層配置しており、互いに隣り合う、金属板11
aと樹脂板13aとを接着剤12aで、樹脂板13aと
金属板11bとを接着剤12bで、金属板11bと樹脂
板13bとを接着剤12cで、樹脂板13bと金属板1
1cを接着剤12dでそれぞれ接着している。金属板1
1aの外面側が面15を形成し、金属板11cの外面側
が面を形成している。なお、これ以降において、金属板
11aないし11cを一般的に説明する場合には金属板
11,接着剤12aないし12dを一般的に説明する場
合には接着剤12,樹脂板13aおよび13bを一般的
に説明する場合には樹脂板13というように記載する。
【0011】ここで、金属板11には、アルミニュウ
ム,ステンレスおよび黄銅板等が使用できる。樹脂板1
3には、発ガス性や熱環境性などの宇宙用材料としての
条件を満たすガラス繊維強化プラスチック(GFRP)
や炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を使用でき
る。これらのプラスチックは、一般に複合材と呼ばれ、
ガラス繊維(GFRPの場合)や炭素繊維(CFRPの
場合)にエポキシ樹脂を含浸させて成形したものであ
る。樹脂板13には、また、材料として、シリコン樹脂
やエポキシ樹脂も使用できる。金属板11および樹脂板
13は、加えられる衝撃や振動等に対する強度の許す限
り薄い板を使用する。また、接着剤12には、硬化後に
おいて、弾力性があってしかも剪断力が加わっても接着
面の剥離しにくいシリコン系樹脂やエポキシ樹脂を使用
できる。しかしながら、シリコン系樹脂,例えばRTV
−S691 A/B樹脂(ワッカーケミカル社製,アメ
リカ合衆国)が弾力性および接着面剥離性の面でエポキ
シ樹脂より優れている。
【0012】図2は図1の衝撃緩衝構造の動作を説明す
る正面図であり、(a)は剪断力を加えたときの衝撃緩
衝構造の変形例、(b)は圧縮力を加えたときの変形例
を示している。
【0013】衝撃緩衝構造1は、上記分離機構から火工
品の発火による衝撃が面15に加わると、接着剤12a
ないし12dの各各に、これらの弾性変形の限度内で剪
断方向のずれ((a)参照)および圧縮方向のずれ
((b)参照)を生じる。上記衝撃のエネルギーは、こ
れらのずれにより吸収され、減衰させられて面16に伝
わる。なお、この衝撃の減衰は、互いに隣り合う金属板
11と樹脂板13との境界面,つまり接着剤12の層を
衝撃が伝わるときの減衰の効果も加わっているものと考
えられる。
【0014】従って、金属板11および樹脂板13の積
層枚数は、この衝撃緩衝構造1の面15と面16との間
に生じ得る剪断方向のずれと、金属板11と樹脂板13
との間に生じる圧縮方向のずれと接着材12の弾性限界
および接着力剥離性と衝撃緩和所要量とを勘案して決定
する。なお、この衝撃減衰効果は、金属板11と樹脂板
13とを交互に積層し、互いに隣り合う金属板11と樹
脂板13とを接着剤12で接着することにより得られる
ので、樹脂板13の材質としては上述の強度や宇宙機器
用としての条件を満たす限りどのような材質であっても
よい。
【0015】上述のとおり、この衝撃緩衝構造1は、振
動・衝撃に対して十分な剛性を有することができるう
え、極めて簡単な構造であり、さらに容易に入手できる
材料を用いることができるという特徴を有する。
【0016】図3は、本発明の一実施例による人工衛星
の衝撃緩衝分離機構を一部截欠して示す正面図であり、
(a)はこの衝撃緩衝分離機構の結合時の状態、(b)
はこの衝撃緩衝分離機構の分離時の状態を示している。
【0017】図3を参照すると、人工衛星の衝撃緩衝分
離機構は、火工品31(火工品ボルト)と分離体32お
よび33とを含む分離機構と、衝撃緩衝構造1aと1b
とを含む。分離機構の火工品31は、ボルトキャッチャ
ー側の火工品31aと火薬充填側の火工品31aとを含
む。火工品31aは箱状の構造体であるアルミニュウム
製の分離体32の内側に収納され、火工品31bは箱状
の構造体であるアルミニュウム製の分離体33の内側に
収納される。火工品31aと31bとは、この分離機構
の結合時において、分離体32と33との突き合わせ面
である分離面34において結合されている。
【0018】衝撃緩衝構造1aおよび1bの各各は、図
1に示した衝撃緩衝構造1と同じものである。衝撃緩衝
構造1aは、一面が人工衛星の搭載機器側の構体35
に、他面が分離体32の分離面34とは反対側の面に、
複数の固定ボルト37で固定されている。また、衝撃緩
衝構造1bは、一面が人工衛星の本体側の構体36に、
他面が分離体33の分離面34とは反対側の面に、複数
の固定ボルト38で固定されている。
【0019】この人工衛星の衝撃緩衝分離機構は、火工
品31a内蔵の火薬の発火により火工品31aと火工品
31bとを分離し、この結果として、分離体32の分離
面34aと分離体33の分離面34bとを切り離す。即
ち、この分離機構は、構体36から構体35を分離・展
開,つまり人工衛星の本体から搭載機器を分離・展開す
る機構である。この分離・展開に際しては、火工品31
の発生する衝撃が衝撃緩衝機構1aおよび1bによって
それぞれ減衰され、この減衰された衝撃が構体35およ
び構体36に伝えられる。
【0020】図4は、図3の実施例の衝撃緩衝効果を示
す図である。
【0021】この図は、衝撃の強さ(単位:G=重力の
加速度)をパワースペクトラム(周波数スペクトラム)
に分解して示したものであり、図の横軸は周波数(H
z)、縦軸はパワースペクトラム密度(G2 /Hz)で
ある。衝撃緩衝構造1aおよび1bは同じ構成であり、
ステンレス製の金属板11が3枚、シリコン樹脂製の樹
脂板13が2枚であり、これらをシリコン系樹脂12で
接着している。衝撃緩衝構造1aおよび1bの面15
(および面16)の面積は45cm2 である。図のAは
火工品31の分離時に分離体33に生じる衝撃の強さ
を、図のBは衝撃緩衝構造1bを介して構体36に生じ
る衝撃の強さを示している。図から明らかなように、衝
撃緩衝構造1b(1a)を介した構体36(35)にお
ける衝撃が低下している。
【0022】上述のとおり、図3の実施例による人工衛
星の衝撃緩衝分離機構は、上記分離機構と構体35およ
び構体36の各各との間に剛性の強い衝撃緩衝構造1a
および1bをそれぞれ配置することにより、人工衛星の
打ち上げ時において十分な剛性を保つとともに、火工品
31の発火による衝撃を構体35および構体36に減衰
させて伝えることができるので、構体35に取り付けら
れる搭載機器および構体36に取り付けられる本体側機
器の耐衝撃レベルを共に少なく設計できるという特徴が
ある。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明に用いる衝撃
緩衝構造は、金属板と樹脂板とを交互に積層配置すると
ともに接着剤で互いに接着しているので、振動・衝撃に
対して十分な剛性を有することができるうえ、極めて簡
単な構造であり、さらに容易に入手できる材料を用いる
ことができるという効果がある。そして、本発明の人工
衛星の衝撃緩衝分離機構は、上記衝撃緩衝構造を分離機
構と本体側構体および搭載機器側構体との間にそれぞれ
配置したので、人工衛星の打ち上げ時において十分な剛
性を保つとともに、上記分離機構内蔵の火工品の発火に
よる衝撃を上記二つの構体に共に減衰させて伝えること
ができ、上記構体に取り付けられる搭載機器および本体
側機器の耐衝撃レベルを共に少なく設計できるという効
果がある。
【0024】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に用いる衝撃緩衝構造の一部
截欠斜視図である。
【図2】図1の衝撃緩衝構造の動作を説明する正面図で
あり、(a)は剪断力を加えたときの衝撃緩衝構造の変
形例、(b)は圧縮力を加えたときの変形例を示してい
る。
【図3】本発明の一実施例による人工衛星の衝撃緩衝分
離機構を一部截欠して示す正面図であり、(a)はこの
衝撃緩衝分離機構の結合時の状態、(b)はこの衝撃緩
衝分離機構の分離時の状態を示している。
【図4】図3の実施例の衝撃緩衝効果を示す図である。
【符号の説明】
1,1a,1b 衝撃緩衝構造 11a〜11c 金属板 12a〜12d 接着剤 13a,13b 樹脂板 15,16 面 31,31a,31b 火工品 32 分離体(搭載機器側) 33 分離体(衛星本体側) 34,34a,34b 分離面 35 構体(搭載機器側) 36 構体(衛星本体側) 37,38 固定ボルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−297200(JP,A) 特開 昭62−83139(JP,A) 実公 昭49−23440(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B64G 1/64 - 1/66

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 火工品ボルトの発火により第1の分離体
    と第2の分離体とに分離する分離機構と、一面が人工衛
    星の本体側構体に固定されるとともに他面が前記第1の
    分離体の一面に固定され交互に積層配置するとともに接
    着剤で互いに接着した金属板と樹脂板とを備える第1の
    衝撃緩衝構造と、一面が人工衛星の搭載機器側構体に固
    定されるとともに他面が前記第2の分離体の一面に固定
    され交互に積層配置するとともに接着剤で互いに接着し
    た金属板と樹脂板とを備える第2の衝撃緩衝構造とを含
    むことを特徴とする人工衛星の衝撃緩衝分離機構。
JP5278776A 1993-11-09 1993-11-09 人工衛星の衝撃緩衝分離機構 Expired - Lifetime JP2928067B2 (ja)

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