JP3979456B2 - 展開型骨組み構造体の結束規制装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば宇宙基地を構成する各種構造物や、宇宙空間に構築されるアンテナシステムの鏡面支持構造物等に用いるのに好適する展開型骨組み構造体に係り、特に、その収納位置に梁部材を結束するのに用いる結束規制装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
宇宙開発の分野においては、宇宙基地構想の開発が進められている。この宇宙基地構想にあっては、その宇宙基地の骨格や、アンテナの支持構造体を含む各種の展開型骨組み構造体を、予め地上において組立てた後、折畳み収容して宇宙空間まで輸送し、宇宙空間で展開させる方法が考えられ、開発されている。このような展開型骨組み構造体は、梁部材を中心棒を中心として六角柱等の多角柱形状の骨組み構造に組合わせて、その端部間を回動自在に結合して折畳み展開自在な骨組構造モジュールが形成される。そして、大口径のアンテナ反射鏡支持構造体等の展開型骨組み構造体を形成する場合には、骨組み構造モジュールを複数個組合わせて所望の形状に組付ける方法が採られる。
【０００３】
ところで、上記展開型骨組み構造体は、折畳み収容した状態でロケットフェアリングに搭載して、ロケットを用いて宇宙空間に打上げる際、非常に厳しい衝撃・振動環境にさらされるために、宇宙空間まで輸送する途中で損傷して、宇宙空間における信頼性の高い確実な展開動作に支障を来す虞れを有する。
【０００４】
そこで、宇宙空間への輸送時に、折畳み収容した展開型骨組み構造体の各部を位置規制する如く拘束して、衝撃・振動より保護して、安全な輸送を実現するための各種の保護対策が研究されている。
【０００５】
しかしながら、上記いずれの保護対策にあっても、宇宙開発の分野で強く要請されている小形・軽量化を満足したうえで、信頼性の高い確実な保護を実現するものでなく、その開発が今後の宇宙開発における急務な課題となっている。
【０００６】
係る事情は、特に、最近の通信の多様化により宇宙開発の分野で研究されている６ｍを越える大口径のアンテナ反射鏡用の鏡面支持支持構造物等、大形の展開型骨組み構造体を宇宙空間に輸送する場合に重大な問題となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来の展開型骨組み構造体では、宇宙空間に輸送する際に、衝撃・振動を受けると、破損を招き、信頼性の高い高精度な展開動作に支障を来すという問題を有する。
【０００８】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、梁部材の結束規制を実現し得るようにして、耐振動・耐衝撃性の向上を実現した展開型骨組み構造体の結束規制装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、複数の梁部材を中心棒に対して放射状に組付けた多角柱形状の折畳み展開自在な骨組み構造モジュールと、この骨組み構造モジュールの中心棒と略平行な梁部材に設けられ、前記骨組み構造モジュールが折畳み収容された状態で、略環状に結束して、前記骨組み構造モジュールの梁部材相互間を折畳み収容位置に規制する複数のモジュール結束部材とを備えて展開型骨組み構造体の結束規制装置を構成した。
【００１０】
上記構成によれば、モジュール結束部材は、骨組み構造モジュールが折畳み収容されると、略環状に結束して、中心棒の周囲に折畳み収容された梁部材を折畳み収容位置に規制し、骨組み構造モジュールが展開されると、その結束が解除されて展開動作を許容する。これにより、骨組み構造モジュールの梁部材は、折畳み収容位置において、振動・衝撃が加わった場合、モジュール結束部材の結束により規制されて、相互の当接が阻止される。
【００１１】
また、この発明は、複数の梁部材を中心棒に対して放射状に組付けた多角柱形状の折畳み展開自在な複数の骨組み構造モジュールと、この複数の骨組み構造モジュールの各中心棒と略平行な梁部材に設けられるものであって、各骨組み構造モジュールが折畳み収容された状態で、モジュール毎に略環状に結束して、前記梁部材相互間を折畳み収容位置に規制すると共に、隣接する骨組み構造モジュール同士を折畳み展開自在に連結する複数のモジュール結束部材とを備えて展開型骨組み構造体の結束規制装置を構成した。
【００１２】
上記構成によれば、モジュール結束部材は、他の骨組み構造モジュールのモジュール結束部材と連結されることにより、複数の骨組み構造モジュールを連結した多モジュールを形成すると共に、多モジュール化した複数の骨組み構造モジュールが折畳み収容されると、モジュール毎に略環状に結束して、中心棒の周囲に折畳み収容された梁部材を折畳み収容位置に規制し、各骨組み構造モジュールが展開されると、その結束が解除されて展開動作を許容する。これにより、モジュール結束部材を介して連結されて多モジュール化された複数の骨組み構造モジュールは、各梁部材が、折畳み収容位置において、振動・衝撃が加わった場合、モジュール毎に、各モジュール結束部材の結束により規制されて、相互の当接が阻止される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
先ずは、この発明の一実施の形態に係る展開型骨組み構造体の結束規制装置を説明するに先立ち、この発明の適用される鏡面支持構造物を構成する多角柱形状、例えば略六角柱形状の骨組み構造体を代表して説明する。
【００１４】
すなわち、図８に示すように骨組み構造体１０は、中心棒１０ａに対して放射状に横梁部材１０ｂ及び縦梁部材１０ｃが四辺形形状に組合わされてヒンジ１１を介して中心棒１０ｃの軸方向に回動自在に、いわゆる四節リンクに連結されて、略六角柱形状の骨組み構造モジュール１０（図９参照）が形成される。そして、この骨組み構造モジュール１０には、その節点間に、図示しない補強用ワイヤ等が張設する如く架設される。
【００１５】
また、骨組み構造モジュール１０には、図示しない折畳み展開機構が組付けられ、中心棒１０ａに対してヒンジ１１を介して回動自在に骨組み結合された横梁部材１０ｂ及び縦梁部材１０ｃを上記折畳み展開機構（図示せず）を介して図９中実線で示すように中心棒１０ａを中心として折畳み収容位置から図９中破線で示す展開位置に展開可能に設けられる。
【００１６】
そして、上記骨組み構造モジュール１０は、その折畳み収容状態で、図示しない保持解放機構により保持され、この保持解放機構（図示せず）の解放動作に連動して上記折畳み展開機構（図示せず）により図８に示すように略六角柱形状に展開される。
【００１７】
また、骨組み構造モジュール１０の一方面には、図１０に示すようにアンテナ反射鏡面を形成するメッシュ材１２がメッシュ支持機構１３を介して鏡面形状に張設される。
【００１８】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係る展開型骨組み構造体の結束規制装置を示すもので、モジュール結束部材２０は、例えば上述した骨組み構造モジュール１０の縦梁部材１０ｃにそれぞれ設けられて、該骨組み構造モジュール１０の折畳み収容された状態で、図２に示すように略環状に結束される。
【００１９】
すなわち、モジュール結束部材２０は、図３に示すように骨組み構造モジュール１０の縦梁部材１０ｃにそれぞれ設けられて６個、１組として略環状に結束するように所定の傾斜角を有して形成される（図４に参照）。そして、モジュール結束部材２０の略中央部には、挿着孔２１が、骨組み構造モジュール１０の縦梁部材１０ｃに対応して形成され、この挿着孔２１を挟んだ両端部には、結束規制面２２，２２が設けられる。
【００２０】
このモジュール結束部材２０の結束規制面２２，２２には、その一方に凸状係合部２３が形成され、その他方に凹状係合部２４がそれぞれ形成される。このモジュール結束部材２０の結束規制面２２，２２の係合部２３，２４は、隣接するモジュール結束部材２０の結束規制面２２，２２の係合部２４，２３に係合され、その係合状態で、結合規制部同士が当接して骨組み構造モジュール１０の縦梁部材１０ｃに設けられた他のモジュール結束部材２０と協働して略環状に結束される。そして、この係合部２３，２４は、骨組み構造モジュール１０の展開に連動して、その係合が離脱されて（図５参照）、該骨組み構造モジュール１０の展開を許容する。
【００２１】
また、モジュール結束部材２０には、連結面２５，２５が設けられ、この連結面２５，２５には、モジュール連結用取付孔２６がそれぞれ設けられる。このモジュール結束部材２０の連結面２５，２５は、図６及び図７に示すように他の骨組み構造モジュール１０のモジュール結束部材２０の連結面２５，２５に対向され、相互の取付孔２６間にボルト２７が挿通されて、このボルト２７にナット２８が螺着されてモジュール１０同士が連結される。これにより、複数の骨組み構造モジュール１０は、モジュール結束部材２０，２０同士をボルト２７及びナット２８を用いて螺着することにより、相互間が連結されて、多モジュール化される。
【００２２】
なお、図６中では、骨組み構造モジュール１０を、モジュール結束部材２０を用いて９個連結した９モジュール連結状態を示す。
上記構成において、多モジュール化された複数の骨組み構造モジュール１０は、上記折畳み展開機構（図示せず）を介してそれぞれが折畳み収納状態で、上記保持解放機構（図示せず）により保持され、この保持解放機構（図示せず）の保持状態において、その横梁部材１０ｂ及び縦梁部材１０ｃが中心棒１０ａを中心として回動されて折畳み収容される。この状態で、複数の骨組み構造モジュール１０は、その縦梁部材１０ｃのモジュール結束部材２０が、相互の結束規制面２２，２２の係合部２３，２４が係合されて当接され、図４に示すようにモジュール毎に略環状に結束される。これにより、複数の骨組み構造モジュール１０は、その縦梁部材１０ａがモジュール結束部材２０により、折畳み収容位置に規制され、モジュール毎に外部から加わる振動・衝撃を直接的に、その中心棒１０ａ、横梁部材１０ｂ及び縦梁部材１０ｃに付与するのを阻止する。この際、複数の骨組み構造モジュール１０は、各モジュール結束部材２０を介して相互間の連結状態が保たれる。
【００２３】
そして、複数の骨組み構造モジュール１０は、その折畳み収容状態において、上記保持解放機構（図示せず）の保持が解放されて、上記折畳み展開機構（図示せず）が展開駆動されると、横梁部材１０ｂ及び縦梁部材１０ｃが中心棒１０ａに対して展開方向に回動される。この際、骨組み構造モジュール１０の縦梁部材１０ｃのモジュール結束部材２０は、相互の結束規制面２２，２２の係合部２３，２４が離脱して互いの結束規制面２２，２２が離間されて結束が解除され、展開動作を許容し、ここに、骨組み構造モジュール１０が略六角柱形状に展開される。
【００２４】
同時に、他の骨組み構造モジュール１０は、各折畳み展開機構により各横梁部材１０ｂ及び縦梁部材１０ｃが展開方向に回動される。これにより、各骨組み構造モジュール１０のモジュール結束部材２０は、相互の結束規制面２２，２２の係合部２３，２４が離脱して互いの結束規制面２２，２２が離間されて結束が解除され、横梁部材１０ｂ及び縦梁部材１０ｃの展開動作を許容し、ここに、各骨組み構造モジュール１０が略六角柱形状に展開される（図８参照）。この際、複数の骨組み構造モジュール１０は、各モジュール結束部材２０を介して相互間の連結状態が保たれる。
【００２５】
このように、上記展開型骨組み構造体の結束規制装置は、骨組み構造モジュール１０の縦梁部材１０ｃに、結束規制面１１，１１を有するモジュール結束部材２０をそれぞれ設けて、骨組み構造モジュール１０が折畳み収容された状態で、縦梁部材１０ｃの各モジュール結束部材２０が略環状に結束して、骨組み構造モジュール１０の縦梁部材１０ｃ相互間を折畳み収容位置に規制し、骨組み構造モジュール１０が展開されると、モジュール結束部材２０の略環状の結束が解除されて展開動作を許容するように構成した。
【００２６】
これによれば、骨組み構造モジュール１０の梁部材１０ｃは、折畳み収容位置において、振動・衝撃が加わった場合、モジュール結束部材２０の結束により規制されて、直接的な衝突等の当接が阻止されることにより、例えば宇宙空間への打上げ時に加わる過大な振動・衝撃等における確実な保護が図れて、信頼性の高い安全な輸送が実現され、展開動作の信頼性の向上に寄与できる。
【００２７】
また、上記モジュール結束部材２０に、他の骨組み構造モジュール１０のモジュール結束部材２０と連結するための連結面２５を設け、この連結面２５を介して隣接する他の骨組み構造モジュール１０のモジュール結束部材２０と連結することにより、骨組み構造モジュール１０，１０同士を連結して多モジュール化を実現するように構成した。
【００２８】
これによれば、骨組み構造モジュール１０を複数個連結して多モジュール化するための、専用の連結具が不要となることにより、宇宙開発の分野において強く要請されている軽量化の促進が図れる。
【００２９】
なお、上記実施の形態では、モジュール結束部材２０の結束規制面２２，２２に凸状あるいは凹状の係合部２３，２４を形成して、この係合部２３，２４を隣接する他のモジュール結束部材２０の凹状あるいは凸状の係合部２４，２３と係合させた状態で、骨組み構造モジュール１０を折畳み収容位置で結束規制するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、結束規制面２２，２２を当接した状態で、略環状に結束規制するように構成してもよい。
【００３０】
また、上記実施の形態では、モジュール結束部材２０を骨組み構造モジュール１０の縦梁部材１０ｃに全て配設するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、骨組み構造モジュール１０の骨組み構造に応じて、その数は適宜設定することが可能である。
【００３１】
さらに、上記実施の形態では、複数の骨組み構造モジュール１０のモジュール結束部材２０をボルト２７及びナット２８を用いて螺着することにより、多モジュール化するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、例えばモジュール結束部材２０の連結面同士を接着等により接着して多モジュール化するように構成することも可能である。
【００３２】
また、上記実施の形態では、モジュール結束部材２０を骨組み構造モジュール１０の中心棒１０ｃの軸方向に１箇所に略環状に結束するように配置した場合で説明したが、これに限ることなく、軸方向に２箇所以上配置するように構成することも可能である。これによれば、折畳み収容された骨組み構造モジュール１０の複数箇所において、結束規制することとなるため、さらに良好な効果が期待される。
【００３３】
さらに、上記実施の形態では、中心棒１０ａを中心として略六角柱形状に展開される骨組み構造モジュール１０に適用した場合で説明したが、これに限ることなく、その他の多角柱形状の骨組み構造モジュールに適用することも可能であり、略同様の効果が期待される。
【００３４】
また、上記実施の形態では、骨組み構造モジュール１０の折畳み収容位置で結束規制するモジュール結束部材２０を利用して複数の骨組み構造モジュール１０を連結して多モジュール化するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、例えば多モジュール化しない場合には、モジュール結束部材２０を骨組み構造モジュール１０を収容位置に結束規制するだけに用いるように構成してもよい。
【００３５】
さらに、上記実施の形態では、アンテナシステムを構成するアンテナ反射鏡の支持構造に適用した場合で説明したが、これに限ることなく、適用範囲としては、宇宙基地の骨格を含む各種の構造物や、地上に構築する各種の建築物に適用することも可能である。
よって、この発明は上記実施例に限ることなく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることは勿論である。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、簡易な構成で、梁部材の結束規制を実現し得るようにして、耐振動・耐衝撃性の向上を実現した展開型骨組み構造体の結束規制装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係る展開型骨組み構造体の結束規制装置の要部を示した図。
【図２】図１の結束状態を示した図。
【図３】図１のモジュール結束部材の取付状態を示した図。
【図４】図２の結束状態を上面から見た状態を示した図。
【図５】図１のモジュール結束部材の離脱動作を説明するために示した図。
【図６】図１のモジュール結束部材を用いて骨組み構造モジュールを多モジュール化した折畳み収納状態を示した図。
【図７】図６の連結状態におけるモジュール結束部材の離脱動作を説明するために示した図。
【図８】この発明の適用される骨組み構造モジュールの構成を示した図。
【図９】図８の折畳み展開動作を説明するために示した図。
【図１０】図８の骨組み構造モジュールを用いて構成したアンテナ反射鏡を示した図。
【符号の説明】
１０…骨組み構造モジュール。
１０ａ…中心棒。
１０ｂ…横梁部材。
１０ｃ…縦梁部材。
１１…ヒンジ。
１２…メッシュ材。
１３…メッシュ支持機構。
２０…モジュール結束部材。
２１…挿着孔。
２２…結束規制面。
２３，２４…係合部。
２５…連結面。
２６…取付孔。
２７…ボルト。
２８…ナット。

Claims (8)

1. 複数の梁部材を中心棒に対して放射状に骨組み結合した多角柱形状の折畳み展開自在な骨組み構造モジュールと、
   この骨組み構造モジュールの中心棒と略平行な梁部材に設けられ、前記骨組み構造モジュールが折畳み収容された状態で、略環状に結束して、前記骨組み構造モジュールの梁部材相互間を折畳み収容位置に規制する複数のモジュール結束部材と
   を具備した展開型骨組み構造体の結束規制装置。
2. 前記モジュール結束部材は、梁部材が挿着される取付穴、及び該取付穴を挟んで一対の結束規制面が設けられ、前記結束規制面が他のモジュール結束部材の結束規制面と略環状に結束して前記骨組み構造モジュールの梁部材を折畳み収容位置に規制することを特徴とする請求項１記載の展開型骨組み構造体の結束規制装置。
3. 複数の梁部材を中心棒に対して放射状に骨組み結合した多角柱形状の折畳み展開自在な複数の骨組み構造モジュールと、
   この複数の骨組み構造モジュールの各中心棒と略平行な梁部材に設けられるものであって、各骨組み構造モジュールが折畳み収容された状態で、モジュール毎に略環状に結束して、前記梁部材相互間を折畳み収容位置に規制すると共に、隣接する骨組み構造モジュール同士を折畳み展開自在に連結する複数のモジュール結束部材と
   を具備した展開型骨組み構造体の結束規制装置。
4. 前記モジュール結束部材は、梁部材が挿着される取付穴、該取付穴を挟んで一対の結束規制面、及びモジュール連結用連結部が設けられ、前記結束規制面が他のモジュール結束部材の結束規制面と略環状に結束して前記骨組み構造モジュールの梁部材を折畳み収容位置に規制すると共に、前記連結部が他の骨組みモジュールのモジュール結束部材の連結部に連結されて複数の骨組みモジュール同士を折畳み展開自在に連結することを特徴とする請求項３記載の展開型骨組み構造体の結束規制装置。
5. 前記モジュール結束部材は、結束規制面にそれぞれ凹形状あるいは凸形状の係合部が設けられ、該係合部が隣接する他のモジュール結束部材の凸形状あるいは凹形状係合部に係合されて略環状に結束されること特徴とする請求項２又は４記載の展開型骨組み構造体の結束規制装置。
6. 前記モジュール結束部材は、折畳み収容された前記骨組み構造モジュールの梁部材に軸方向に所定の間隔を有して複数箇所設けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の展開型骨組み構造体の結束規制装置。
7. 前記骨組み構造モジュールは、略六角柱形状の骨組み構造に組付けられ、中心棒を中心として梁材が折畳み展開されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の展開型骨組み構造体の結束規制装置。
8. 前記骨組み構造モジュールは、一方面にアンテナ反射鏡を形成するメッシュ材が張設されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の展開型骨組み構造体の結束規制装置。

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