JP4162751B2 - ボルト解放シミュレータ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば打上ロケットや、アンテナ等の宇宙用の展開構造物等の被締結体の締結保持に使用され、火薬の発生エネルギーにより被締結体の締結を解放する締結ボルトに係り、特にその地上解放試験を行うのに用いられるボルト解放シミュレータに関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、宇宙用の展開構造物は、折畳まれた収納形状にて宇宙空間に輸送され、その後、軌道上で収納状態の拘束を解除して所定の形状に展開されて所望の運用に供される。そのため、保持解放手段としては、小型、軽量で信頼性の高い、たとえば図8に示す構造のリリース装置1が知られている( これと類似構造で、同一の機能を有するものが、例えば特開昭62−255300号公報に記載されている) 。
【0003】
図8において、2は、宇宙用展開構造物等の被締結体で、この被締結体2の一方には、ベースプレート3を介してケース4が固定され、このケース4の他端側には、火薬燃焼式の圧力発生器5が取付けられている。そして、ケース4内には、複数のナット片に分離された分割ナット6があり、被締結体2を貫通した締結ボルト7が上記分割ナット6と螺合されている。
【0004】
分割ナット6の外側には、これを拘束する突起8aを形成したロックピストン8がケース4内を摺動可能に設けられると共に、ロックピストン8の内側には分割ナット6を押し広げ締結ボルト7を押し出すためのセパレータ9が設けられている。
【0005】
この構成においては、締結ボルト7に螺合された分割ナット6がロックピストン8の突起8aと系合して拘束されており、締結ボルト7と分割ナット6とで共締めされた被締結体2はその締結状態を維持する。
【0006】
そして、上記圧力発生器5に充填された図示外の火薬が着火されて燃焼されると、その燃焼圧力によってロックピストン8が左方へ駆動され、それまでの突起8aによる分割ナット6の拘束を解除する。その結果、セパレータ9によって格径力を受ける分割ナット6が外側に開く一方、セパレータ9が締結ボルト7に衝突することから、締結ボルト7は、分割ナット6との螺合が解かれて押し出される。そして、最終的に締結ボルト7と分割ナット6とによる被締結体2の締結が解除されて両者は分離可能な状態になる。
【0007】
このような締結体のリリース装置1は、宇宙空間の所定軌道上において作動することになるが、事前に地上での性能確認が必須である。特に、上述したリリース装置1では、燃焼圧力によって駆動されたロックピストン8がベースプレート3に衝突して停止することになるが、その際の衝撃力が展開構造物の解放特性に与える影響や、電子機器など搭載物に対する保護対策を事前に検討する上で、地上でのボルト解放試験は多数回繰返す必要がある。
【0008】
ところが、上記リリース装置1では、展開構造物に対する検証試験を実施する上で次のような問題を有する。
【0009】
すなわち、締結ボルト7の解放には、瞬間的に大きなエネルギーを要し、これを得るために火薬を用いていることで、ケース4内に爆発時の残留物が堆積するなど装置自体の再利用が困難であると共に、安全性が劣るという問題を有する。また、リリース装置1の信頼性確保の点から、その製作、試験評価が非常に面倒で、長時間を要し、高価となるという問題を有する。
【0010】
従って、地上におけるボルト保持解放試験を行う場合、重要であるにも拘わらず、その実施回数に制約を有している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上記リリース装置では、繰返しボルト保持開放試験が困難で、安全性が劣るうえ、その製作、評価が非常に面倒で、高価となるという問題を有する。
【0012】
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、構成簡易にして、簡便な取扱い操作を実現し得、且つ、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験の繰返し実施を実現し得るようにしたボルト解放シミュレータを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
この発明は、宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体を解放自在に結合する締結ボルトと、この締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする分離自在な分割ナットと、この分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第2の位置に案内するボルト解放手段と、作動流体の給排に応動して前記ボルト解放手段を駆動制御して、前記分割ナットを第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第2の位置に案内して前記締結ボルトの締結及び解放を行う液圧駆動手段と、この液圧駆動手段に対して前記作動流体を給排制御して駆動制御する作動流体給排手段とを備えてボルト解放シミュレータを構成した。
【0014】
上記構成によれば、作動流体供給手段により、高圧液を液圧駆動手段に給排して駆動制御することにより、ボルト解放手段を動作制御して、締結ボルトの被締結体の締結解放を実現している。これにより、火薬の発生エネルギと同等の高速応答性を確保することが可能となり、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験を繰返し実施することが可能となる。また、これによれば、ボルト解放手段、液圧駆動手段、作動液給排手段を分離自在に組合せ構成することが可能となり、分解、組立作業性が改善され、簡便な取扱い操作が可能となり、模擬実験を効率的に遂行することができる。
【0015】
また、この発明は、宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体に所定の間隔を有して解放自在に結合される複数の締結ボルトと、この複数の締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする分離自在な複数の分割ナットと、この複数の分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第2の位置に案内する複数のボルト解放手段と、作動流体の給排に応動して前記複数のボルト解放手段を駆動制御して、前記複数の分割ナットを第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第2の位置に案内して前記複数の締結ボルトの締結及び解放を行う複数の液圧駆動手段と、この複数の液圧駆動手段に対応して配置され、前記作動流体を給排して、該複数の液圧駆動手段を独立して駆動制御する複数の作動流体給排手段とを備えてボルト解放シミュレータを構成した。
【0016】
上記構成によれば、複数の作動流体供給手段により、高圧液を複数の液圧駆動手段にそれぞれ給排して駆動制御することにより、複数のボルト解放手段を動作制御して、複数の締結ボルトの被締結体の締結解放を実現している。これにより、火薬の発生エネルギと同等の高速応答性で、様々な場所に設置された複数個のボルト解放部手段を一括制御やボルト解放タイミング調整が可能となり、検証試験の多様化の促進を図ったうえで、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験の繰返し実施が実現される。また、これによれば、ボルト解放手段、液圧駆動手段、作動液給排手段を分離自在に組合せ構成することが可能となり、分解、組立作業性が改善され、簡便な取扱い操作が可能となり、模擬実験を効率的に遂行することができる。
【0017】
また、この発明は、宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体に所定の間隔を有して解放自在に結合される複数の締結ボルトと、この複数の締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする分離自在な複数の分割ナットと、この複数の分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第2の位置に案内する複数のボルト解放手段と、作動流体の給排に応動して前記複数のボルト解放手段を駆動制御して、前記複数の分割ナットを第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第2の位置に案内して前記複数の締結ボルトの締結及び解放を行う複数の液圧駆動手段と、この複数の液圧駆動手段に対して前記作動流体を選択的に給排して、前記複数の液圧駆動手段を独立して駆動制御する作動流体給排手段とを備えてボルト解放シミュレータを構成した。
【0018】
上記構成によれば、作動流体供給手段により、高圧液を複数の液圧駆動手段にそれぞれ給排して駆動制御することにより、複数のボルト解放手段を動作制御して、複数の締結ボルトの被締結体の締結解放を実現している。これにより、火薬の発生エネルギと同等の高速応答性で、様々な場所に設置された複数個のボルト解放部手段を一括制御やボルト解放タイミング調整が可能となり、簡易な構成で、検証試験の多様化の促進を図ったうえで、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験の繰返し実施が実現される。また、これによれば、ボルト解放手段、液圧駆動手段、作動液給排手段を分離自在に組合せ構成することが可能となり、分解、組立作業性が改善され、簡便な取扱い操作が可能となり、模擬実験を効率的に遂行することができる。
【0019】
また、この発明は、ボルト解放手段を分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第2の位置を司る位置決め解放部材と前記位置決め解放部材による解放に連動して前記分割ナットの分離を助勢する分割助勢部材とを備えて構成した。
【0020】
上記構成によれば、その位置決め解放部材で分割ナットの分離を許容すると共に、その分割助勢部材で分割ナットの分離を助勢することにより、分割ナットの締結ボルトからの確実な分離を実現して、信頼性の高い確実な被締結体の解放を実現する。
【0021】
また、この発明は、宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体を解放自在に結合する締結ボルトと、この締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする分離自在な分割ナットと、この分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第2の位置を司る位置決め解放部材と前記位置決め解放部材による解放に連動して前記分割ナットの分割を助勢する分割助勢部材を有するボルト解放手段と、作動流体の給排に応動して前記ボルト解放手段の位置決め解放部材を駆動制御して、前記分割ナットを第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第2の位置に案内して前記締結ボルトの締結及び解放を行う液圧駆動手段と、この液圧駆動手段に対して前記作動流体を給排制御して駆動制御する作動流体給排手段と、前記ボルト解放手段の位置決め解放部材の分割ナットの解放に連動して前記分割助勢部材を駆動して前記分割ナットの分離を助勢する分割助勢駆動手段とを備えてボルト解放シミュレータを構成した。
【0022】
上記構成によれば、作動流体供給手段により、高圧液を液圧駆動手段に給排して駆動制御することにより、ボルト解放手段の位置決め解放部材を動作制御すると共に、分割助勢駆動手段により、ボルト解放手段の分割助勢部材を駆動して、締結ボルトの被締結体の締結解放を実現している。これにより、火薬の発生エネルギと同等の高速応答性を確保することが可能となり、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験を繰返し実施することが可能となる。また、これによれば、ボルト解放手段、液圧駆動手段、作動液給排手段、分割助勢駆動手段を分離自在に組合せ構成することが可能となり、分解、組立作業性が改善され、簡便な取扱い操作が可能となり、模擬実験を効率的に遂行することができる。
【0023】
また、この発明は、宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体に所定の間隔を有して解放自在に結合される複数の締結ボルトと、この複数の締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする複数の分離自在な分割ナットと、この複数の分割ナットを螺合位置に位置決めする第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第2の位置を司る位置決め解放部材と前記位置決め解放部材による解放に連動して前記分割ナットの分離を助勢する分割助勢部材を有する複数のボルト解放手段と、作動流体の給排に応動して前記複数のボルト解放手段の位置決め解放部材を駆動制御して、前記分割ナットを第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第2の位置に案内して前記複数の締結ボルトの締結及び解放を行う複数の液圧駆動手段と、この複数の液圧駆動手段に対応して配置され、前記作動流体を給排して、該複数の液圧駆動手段を独立して駆動制御する複数の作動流体給排手段と、前記複数のボルト解放手段の各位置決め解放部材の分割ナットの解放に連動して各分割助勢部材を駆動して前記分割ナットの分離を助勢する複数の分割助勢駆動手段とを備えてボルト解放シミュレータを構成した。
【0024】
上記構成によれば、複数の作動流体供給手段により、高圧液を各液圧駆動手段に給排して駆動制御することにより、複数のボルト解放手段の各位置決め解放部材を動作制御すると共に、複数の分割助勢駆動手段により、複数のボルト解放手段の各分割助勢部材を駆動して、複数の締結ボルトの被締結体の締結解放を実現している。これにより、火薬の発生エネルギと同等の高速応答性で、様々な場所に設置された複数個のボルト解放部手段を一括制御やボルト解放タイミング調整が可能となり、検証試験の多様化の促進を図ったうえで、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験の繰返し実施が実現される。また、これによれば、ボルト解放手段、液圧駆動手段、作動液給排手段、分割助勢駆動手段を分離自在に組合せ構成することが可能となり、分解、組立作業性が改善され、簡便な取扱い操作が可能となり、模擬実験を効率的に遂行することができる。
【0025】
また、この発明は、宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体に所定の間隔を有して解放自在に結合される複数の締結ボルトと、この複数の締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする複数の分離自在な分割ナットと、この複数の分割ナットを螺合位置に位置決めする第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第2の位置を司る位置決め解放部材と前記位置決め解放部材による解放に連動して前記分割ナットの分離を助勢する分割助勢部材を有する複数のボルト解放手段と、作動流体の給排に応動して前記複数のボルト解放手段の位置決め解放部材を駆動制御して、前記分割ナットを第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第2の位置に案内して前記複数の締結ボルトの締結及び解放を行う複数の液圧駆動手段と、この複数の液圧駆動手段に対して前記作動流体を選択的に給排して、前記複数の液圧駆動手段を独立して駆動制御する作動流体給排手段、前記複数のボルト解放手段の各位置決め解放部材の分割ナットの解放に連動して各分割助勢部材を駆動して前記分割ナットの分離を助勢する複数の分割助勢駆動手段とを備えてボルト解放シミュレータを構成した。
【0026】
上記構成によれば、作動流体供給手段により、高圧液を複数の液圧駆動手段に給排して駆動制御することにより、複数のボルト解放手段の各位置決め解放部材を動作制御すると共に、複数の分割助勢駆動手段により、複数のボルト解放手段の各分割助勢部材を駆動して、複数の締結ボルトの被締結体の締結解放を実現している。これにより、火薬の発生エネルギと同等の高速応答性で、様々な場所に設置された複数個のボルト解放部手段を一括制御やボルト解放タイミング調整が可能となり、検証試験の多様化の促進を図ったうえで、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験の繰返し実施が実現される。また、これによれば、ボルト解放手段、液圧駆動手段、作動液給排手段、分割助勢駆動手段を分離自在に組合せ構成することが可能となり、分解、組立作業性が改善され、簡便な取扱い操作が可能となり、模擬実験を効率的に遂行することができる。
【0027】
また、この発明は、さらに、ボルト解放手段の動作速度を制御する動作速度制御手段を備えてボルト解放シミュレータを構成した。
【0028】
上記構成によれば、その液圧駆動手段、作動液給排手段の構成の簡略化を図ったうえで、ボルト解放部手段のボルト解放タイミングの容易な調整が可能となり、さらに取扱い操作性の簡略化が図れる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0030】
図1は、この発明の一実施の形態に係るボルト解放シミュレータを示すもので、基本的には、ボルト解放手段を構成するボルト解放部11と、液圧駆動手段及び作動流体給排手段を構成する液圧アクチュエータ12から成る。このうちボルト解放部11は、被締結体20を貫通した締結ボルト21を締結する分割ナット22と、その径方向への分割を常時拘束するためのロックピストン23、さらに締結ボルト21の放出時に分割ナット22の分離を助勢するセパレータ24などから成り、ロックピストン23とセパレータ24が後述するように上記液圧アクチュエータ12を介して駆動制御される。
【0031】
他方、液圧アクチュエータ12は、ボルト解放部11から締結ボルト21を切離すための駆動シリンダ部13、その内部に高圧液を給排するための制御部弁14、駆動に要する高圧液を常時蓄積するアキュムレータ15、高圧液を発生するポンプ16、及び低圧液を蓄える低圧タンク17から構成されている。
【0032】
駆動シリンダ部13は、ボルト解放部11と共に、フレーム40を介して被締結体20の一方の上に固定されたシリンダブロック41とその内側を摺動するピストン42から成る。大気側と速通するピストン42の片面にはロッド43が設けられ、スペーサ44を介してボルト解放部11のロックピストン23に接触している。他面には液室45が形成され、制御部弁14に接続されると共に、ピストン42の摺動部に設けたシール部46を介して大気との密封性が保たれるようになっている。また、ロッド43側には、復帰ばね47が設けられピストン42を液室45側に動かすための圧縮力が作用している。
【0033】
制御部弁14は、駆動シリンダ部13の液室45に対して圧力液体の供給及び排出を選択的に行う制御ポート51、アキュムレータ15に連通する給液ポート52、低圧タンク17に接続された排液ポート53を備えている。そして制御ポート51を給液ポート52あるいは排液ポート53に選択的に接続切換えするための切換弁54が設けられており、電磁力によって切換弁54を駆動するように構成されている。
【0034】
アキュムレータ15は、その内部を自在に摺動するアキュムレータピストン61で分離した容器内の一方に高圧の窒素ガス63を封入し、他方に高圧作動液を蓄える蓄液室62を形成している。蓄液室62は上記制御部弁14の給液ポート52に連通すると共に、ポンプ16の吐出口71と逆止弁72を介してつながっている。一方、ポンプ16の吸入口73はフィルタ74を介して低圧タンク17内の低圧液に浸されている。
【0035】
次に、上記のように構成された液圧アクチュエータ12の解放動作について述べる。
【0036】
先ず、液圧アクチュエータ12は、締結ボルト21が被締結体20を結合した状態で、ボルト解放部11を保持位置で位置決めする。この位置決め状態において、アキュムレータ15の蓄液室62には、ポンプ16からの高圧液が送られ、アキュムレータピストン61を介して作用する窒素ガス63の圧縮性を利用して蓄圧される。ここで、制御部弁14は、高圧液が供給される給液ポート52が切換弁54によって閉止され、制御ポート51と排液ポート53とが連通している。このため、駆動シリンダ部13の液室45は、低圧に保持され、ピストン42は、片面に設けた復帰ばね47によって図の位置に停止している。
【0037】
このようなスタンバイ状態において、制御部弁14の駆動用電磁コイル55に励磁信号が与えられると、切換弁54は、流路切換動作を行い制御ポート51と給液ポート52とが連通する。このため液室45には、高圧流体が供給され、その液圧によってピストン42が始動し、ロッド43、スペーサー44を介してロックピストン23を駆動する。分割ナット22外周部からロックピストン23が外れた瞬間に分割ナット22は径方向に分離を始めるが、同時にスペーサー44に押されたセパレータ24が分割ナット22の分離を助勢する。さらに、セパレータ24が締結ボルト21に衝突することによって、ねじ締結が外れた締結ボルト21は高速で加速、リリースされると共に、ピストン42は、ストッパー410で停止し動作を完了する。なお、上記駆動シリンダ部13の出力は、ピストン42の断面積と液圧の積で得られ、圧力の変更によって出力調整が可能である。
【0038】
その後、制御部弁14の復帰用電磁コイル56に励磁信号を与え、切換弁54を反転動作させることにより制御ポート51と排液ポート53とが連通する。駆動シリンダ部13の液室45から高圧流体が低圧タンク17へと流出するため、ピストン42は、復帰ばね47によって停止状態に戻される。なお、切換弁54の反転動作では、電磁力による高速駆動を必要としないことから、手動など他の方法で行うことも可能である。
【0039】
さらに、ボルト解放部11のケース25を外すことにより、分割ナット22と締結ボルト21とを、再度締結状態に戻すことができるため、新たな解放検証試験を繰返し実施することができる。この時、液圧アクチュエータ12は、火薬を用いていないことにより、その分解、再組立が不要であり、作動流体を処理したり、再組立時に空気をパージする等の煩雑な作業を行うことなく、繰返し使用ができる。
【0040】
このように、上記ボルト解放シミュレータは、駆動シリンダ部13、制御部弁14、アキュムレータ15、及びポンプ16より構成される液圧アクチュエータ12とボルト解放部11を分離配置して、この液圧アクチュエータ12によりボルト解放部11を作動することにより、締結ボルト21から分割ナット22を分離するように構成した。
【0041】
これによれば、作動流体として用いた液体は、非圧縮性であり、アキュムレータ15内に蓄積した高圧液を瞬時にボルト解放部11に供給することにより、火薬の発生エネルギと同等の高速応答性が実現できるため、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験の実施が実現される。
【0042】
また、これによれば、液圧アクチュエータ12は、装置の小型、簡素化が可及的に図れて、その組立て作業を含む取扱い性の簡略化が図れ、しかも、駆動シリンダ部13の出力増加のための高圧化も容易に図れて、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験が実現される。
【0043】
そして、これによれば、ボルト解放検証試験に要請される繰返し使用に対する特性の再現性が良好であるうえ、ボルト解放部11と液圧アクチュエータ12とを分離できる構造のため、ボルト解放部11の分解、再組立における作業性が向上し、地上でのボルト解放試験の効率向上などが期待できる。
【0044】
なお、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、例えば上記駆動シリンダ部13を、図2に示すように構成することが可能である。この図2においては、前記図1と同一部分については、同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【0045】
すなわち、この実施の形態では、ピストン42と同軸的にセパレータ24を助勢駆動する分割助勢駆動手段を配設したもので、ボルト解放部11の分割ナット22を保持拘束するロックピストン23は、上述した形態と略同様にロッド43、スペーサ44を介してピストン42で駆動される。そして、締結ボルト21の放出を助勢するセパレータ24は、シリンダブロック41に組付けた上記分割助勢駆動手段を構成する補助駆動部48によって駆動される。
【0046】
補助駆動部48は、例えば補助シリンダ481内に設けた補助ばね482と、この付勢力をセパレータ24に伝達するための補助ロッド483から構成され、セパレータ24には補助ばね482の圧縮荷重が常時作用してる。このうち補助ロッド483は、シリンダブロック41、ピストン42、ロッド43及びスペーサ44の中心軸上を貫通するように形成され、液室45の液圧を封止するためのシール部484が備えられる。
【0047】
このようなセパレータ24を駆動する分割助勢駆動手段を備えることにより、ピストン42に係合したロックピストン23が液圧で駆動されるのと連動して、セパレータ24が分割ナット22を押し広げ締結ボルト21を押し出すように機能する。そのため、ロックピストン23とセパレータ24とが時間差無く同時に駆動でき、従来例での火薬を用いた場合の特性を完璧に模擬することが可能になる。
【0048】
さらに、外部から補助ばね482の荷重を調整することにより、例えば宇宙空間における様々な外乱を考慮したボルト解放検証試験が遂行でき、構造物の地上模擬試験の運用の多様化が図れる。なお、補助ばね482の替わりに、液室45から導いた液圧や、全く別系統の液圧を用いた構成としても同様の機能、効果が得られる。
【0049】
また、上記各実施の形態では、締結ボルト21を1個用いて被締結体20を結合保持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、例えば図3及び図4に示すように締結ボルト21を複数個用いて、被締結体20を所定の間隔を有して結合保持して、この複数の締結ボルト21を、例えば時間差を持たせて解放させたり、各種の形態での解放試験を実施するように構成することも可能である。但し、図3及び図4においては、前記図1と同一部分について、同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【0050】
すなわち、図3においては、複数のボルト解放部11、11…が各駆動シリンダ部13、13…と共に被締結体20に所定の間隔を有して固定配置され、この各駆動シリンダ部13、13…には、個別の配管50、50…を介して各制御部弁14、14…の制御ポート51、51…が連結される。そして、各制御部弁14、14…の給液ポート52、52…は、1組のアキュムレータ15とポンプ16にそれぞれ接続されており、液圧アクチュエータ12のシステム圧力を集中的に制御している。
【0051】
また、各制御部弁14、14…の駆動用電磁コイル55、55…は、コントローラー57からの信号に応じて励磁できるように構成されており、コントローラー57は、信号出力のタイミングを自由に設定できるようになっている。これにより、各駆動シリンダ部13、13…に対する高圧液の給排のタイミングを調整でき、ボルト解放部11、11…のそれぞれの作動が制御可能になる。なお、各制御部弁14、14…をそれぞれ対応する駆動シリンダ部13、13…に取りつけ、1組のアキュムレータ15と制御部弁14、14…間を配管50、50…でつなぐ構成でも同様な機能が得られる。
【0052】
上記構成によれば、駆動シリンダ部13、13…と制御弁部14、14…とをそれぞれ配管50、50…で接続したので、システムレイアウトの自由度が増し、様々な場所に設置された複数個のボルト解放部11、11…を一括制御することが可能になる。特に、配管50、50…に可撓性のホースを用いれば組立作業の効率化が図られ、レイアウト変更にも容易に対応できる等、機動性に優れる。
【0053】
そして、これによれば、1組のアキュムレータ15とポンプ16を用いていることから、システム圧力の制御が容易で動作信頼性の点で有利である。さらに、コントローラー57により駆動シリンダ部13、13…の動作応答時間を制御できるので、複数本のボルト放出のタイミングを同期させたりずらしたりすることが可能で、ボルト締結された被締結体20に対する影響や挙動を調査するシミュレータとして良好な機能を発揮できる。
【0054】
また、図4においては、前記図3と同じく、複数個のボルト解放部11、11…が各駆動シリンダ部13、13…と共に被締結体20に所定の間隔を有して固定配置され、この各駆動シリンダ部13、13…には、個別の配管50、50…を介して1組の制御部弁14、アキュムレータ15及びポンプ16に接続されている。この場合、1つの制御部弁14の制御ポート51を経由して各駆動シリンダ部13、13…に高圧流体を供給するため、各々の配管50、50…の長さを揃えておけば複数本のボルト放出を確実に同期制御することができる。
【0055】
また、図3の形態で説明したようにそれぞれのボルト解放のタイミングをずらしたい場合には、制御部弁14から各配管50、50…を経由して各駆動シリンダ部13、13…に連通する回路中に、それぞれ流路面積の異なる絞り49、49…を挿入することで実現できる。例えば配管50の流路を絞ることにより、駆動シリンダ部13の液室45への流量が制御され他の液室45、45…に比べて圧力が低下するため、ピストの動作速度を遅くすることができる。
【0056】
図5は、上記絞り49、49…の流路面積に対するピストン42、42…の応答特性の変化を模式的に示したもので、絞り49、49…を外部から調整可能な可変絞りとすることにより、ボルト解放部11、11…の応答特性を変化させることができる。
【0057】
上記構成によれば、駆動シリンダ部13、13…と制御部弁14とをそれぞれ配管50、50…で接続したので、システムレイアウトの自由度が増し、被締結体20の様々な場所に設置された複数個のボルト解放部11、11…を一括制御することが可能である。また、駆動シリンダ部13、13…に対応する数の制御部弁14を備える必要がなく、安価で構造的に簡素化できる上、複数本のボルト解放を確実に同期制御でき動作信頼性の点で有利である。さらに、配管50、50…中に設けた絞り49、49…により駆動シリンダ部13、13…の動作応答時間を制御できるので、複数本の締結ボルト21、21…放出のタイミングをずらすことが可能で、ボルト締結された被締結体20に対する影響や挙動を調査するシミュレータとして良好な機能を発揮できる。
【0058】
また、上記駆動シリンダ部13、13…の動作応答時間を変化させる手段としては、上記配管50、50…中に絞り49、49…を設けて、この絞り49、49…の作用により動作応答時間を変化させる構成に限ることなく、例えば図6に示すように構成してもよい。但し、図6においては、複数の駆動シリンダ部13、13…が略同様に構成されることで、1つの駆動シリンダ部13を取出して説明する。
【0059】
すなわち、駆動シリンダ部13の液室45には、連通するダンパー18が取付けられる。このダンパー18は、ダンパーシリンダ91内を自在に摺動するダンパーピストン92を備える。このダンパーピストン92は、大気に連通される空気室93に収容され、この空気室93には、ストッパー95がダンパーピストンの92の背面に対向して形成される。そして、このダンパーピストン92の他面と空気室間には、復帰ばね94が係着される。これにより、ダンパーピストン92は、その前面側に液室45の圧力が作用され、その背面側に復帰ばね94の付勢力が付与される。
【0060】
上記構成により、制御部弁14からの高圧液が液室45に供給されると、まず動作抵抗の小さいダンパーピストン92が移動し、ストッパー95で停止するまでの間、液室45内に流入した流量が費やされる。このダンパーピストン92が停止した時点で液室45a 内の圧力が立ち上がり、ピストン42が高速で駆動される。従って、ダンパーピストン92の移動量を増すほどピストン42の応答時間を遅らせることができる。この後、液室45内の液圧を低下させることによって、ピストン42とダンパーピストン92がそれぞれ復帰ばね47、94の付勢力により元の位置に復帰される。
【0061】
さらに、複数個の駆動シリンダ部13、13…に対してダンパーピストン92、92…の移動量の異なるダンパー18、18を取付けることにより、ボルト解放のタイミングを非同期化させることができる。図7は、上記ダンパーピストン92、92…の移動量とピストン42、42…の応答特性の関係を示したもので、前述の図5の場合とは異なりピストン42、42…の移動速度を一定にでき、ピストン42、42…が始動するまでの時間を変化させることが可能である。
【0062】
また、ダンパーシリンダー91、91…に取付けられたストッパー95、95…の位置をねじ等で変更できるように調整機構を介して配設し、この調整機構を介して移動調整自在に構成してもよい。これによれば、ストッパー95、95の配置位置を調整機構を介して移動調整して、ダンパーピストン92、92…の移動量を外部から調整することにより、ボルト解放部11、11…の応答時間を簡便に調節できる。
【0063】
さらに、ダンパー18、18…は、駆動シリンダ部13、13…に直接取付けなくても、制御部弁14との間の各配管50、50…途中に設けても同様の機能が得られる。また、さらに上記絞り49、49…と組合わせることで、より高精度な動作応答時間の調整が実現される。
【0064】
なお、上記図3、図4及び図6の各実施の形態においては、上記図2で説明した分割助勢駆動手段をセパレータ24に対応して組合せ配置するように構成することも可能である。これにより、締結ボルト21の被締結体20からの分離動作の確実化の促進が図れて、さらに有効な効果が期待される。
【0065】
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、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。
【0066】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、構成簡易にして、簡便な取扱い操作を実現し得、且つ、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験の繰返し実施を実現し得るようにしたボルト解放シミュレータ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ボルト解放シミュレータの構成を示した断面図である。
【図2】この発明の他の実施の形態に係るボルト解放シミュレータの要部構成を示した断面図である。
【図3】この発明の他の実施の形態に係るボルト解放シミュレータの構成を示した構成図である。
【図4】この発明の他の実施の形態に係るボルト解放シミュレータの構成を示した構成図である。
【図5】図4のピストンの応答特性の調整動作を説明するために示した特性図である。
【図6】この発明の他の実施の形態に係るボルト解放シミュレータの要部構成を示した断面図である。
【図7】図6のピストンの応答特性の調整動作を説明するために示した特性図である。
【図8】従来のボルト解放部を備えたリリース装置を示した断面図である。
【符号の説明】
11 … ボルト解放部。
20 … 被締結体。
21 … ボルト。
22 … 分割ナット。
23 … ロックピストン。
24 … セパレータ。
25 … ケース。
26 … ベースプレート。
12 … 液圧アクチュエータ。
13 … 駆動シリンダ部。
41 … シリンダブロック。
42 … ピストン。
43 … ロッド。
44 … スペーサ。
45 … 液室。
46 … シール部。
47 … 復帰ばね。
48 … 補助駆動部。
481 … 補助シリンダ。
482 … 補助ばね。
483 … 補助ロッド。
484 … シール部。
49 … 絞り。
410 … ストッパー。
14 … 制御部弁。
50 … 配管。
51 … 制御ポート。
52 … 給液ポート。
53 … 排液ポート。
54 … 切換弁。
55 … 駆動用電磁コイル。
56 … 復帰用電磁コイル。
57 … コントローラー。
15 … アキュムレータ。
61 … アキュムレータピストン。
62 … 蓄液室。
63 … 窒素ガス。
16 … ポンプ。
71 … 吐出口。
72 … 逆止弁。
73 … 吸入口。
74 … フィルター。
17 … 低圧タンク。
18 … ダンパー。
91 … ダンパーシリンダー。
92 … ダンパーピストン。
93 … 空気室。
94 … 復帰ばね。
95 … ストッパー。
Claims (11)
- 宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体を解放自在に結合する締結ボルトと、
この締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする分離自在な分割ナットと、
この分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第2の位置に案内するボルト解放手段と、
作動流体の給排に応動して前記ボルト解放手段を駆動制御して、前記分割ナットを第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第2の位置に案内して前記締結ボルトの締結及び解放を行う液圧駆動手段と、
この液圧駆動手段に対して前記作動流体を給排制御して駆動制御する作動流体給排手段と
を具備したボルト解放シミュレータ。 - 宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体に所定の間隔を有して解放自在に結合される複数の締結ボルトと、
この複数の締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする分離自在な複数の分割ナットと、
この複数の分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第2の位置に案内する複数のボルト解放手段と、
作動流体の給排に応動して前記複数のボルト解放手段を駆動制御して、前記複数の分割ナットを第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第2の位置に案内して前記複数の締結ボルトの締結及び解放を行う複数の液圧駆動手段と、
この複数の液圧駆動手段に対応して配置され、前記作動流体を給排して、該複数の液圧駆動手段を独立して駆動制御する複数の作動流体給排手段と
を具備したボルト解放シミュレータ。 - 宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体に所定の間隔を有して解放自在に結合される複数の締結ボルトと、
この複数の締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする分離自在な複数の分割ナットと、
この複数の分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第2の位置に案内する複数のボルト解放手段と、
作動流体の給排に応動して前記複数のボルト解放手段を駆動制御して、前記複数の分割ナットを第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第2の位置に案内して前記複数の締結ボルトの締結及び解放を行う複数の液圧駆動手段と、
この複数の液圧駆動手段に対して前記作動流体を選択的に給排して、前記複数の液圧駆動手段を独立して駆動制御する作動流体給排手段と
を具備したボルト解放シミュレータ。 - 前記ボルト解放手段は、前記分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第2の位置を司る位置決め解放部材と前記位置決め解放部材による解放に連動して前記分割ナットの分離を助勢する分割助勢部材を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のボルト解放シミュレータ。
- 宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体を解放自在に結合する締結ボルトと、
この締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする分離自在な分割ナットと、
この分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第2の位置を司る位置決め解放部材と前記位置決め解放部材による解放に連動して前記分割ナットの分離を助勢する分割助勢部材を有するボルト解放手段と、
作動流体の給排に応動して前記ボルト解放手段の位置決め解放部材を駆動制御して、前記分割ナットを第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第2の位置に案内して前記締結ボルトの締結及び解放を行う液圧駆動手段と、
この液圧駆動手段に対して前記作動流体を給排制御して駆動制御する作動流体給排手段と、
前記ボルト解放手段の位置決め解放部材の分割ナットの解放に連動して前記分割助勢部材を駆動して前記分割ナットの分離を助勢する分割助勢駆動手段と
を具備したボルト解放シミュレータ。 - 宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体に所定の間隔を有して解放自在に結合される複数の締結ボルトと、
この複数の締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする複数の分離自在な分割ナットと、
この複数の分割ナットを螺合位置に位置決めする第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第2の位置を司る位置決め解放部材と前記位置決め解放部材による解放に連動して前記分割ナットの分離を助勢する分割助勢部材を有する複数のボルト解放手段と、
作動流体の給排に応動して前記複数のボルト解放手段の位置決め解放部材を駆動制御して、前記分割ナットを第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第2の位置に案内して前記複数の締結ボルトの締結及び解放を行う複数の液圧駆動手段と、
この複数の液圧駆動手段に対応して配置され、前記作動流体を給排して、該複数の液圧駆動手段を独立して駆動制御する複数の作動流体給排手段と、
前記複数のボルト解放手段の各位置決め解放部材の分割ナットの解放に連動して各分割助勢部材を駆動して前記分割ナットの分離を助勢する複数の分割助勢駆動手段と
を具備したボルト解放シミュレータ。 - 宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体に所定の間隔を有して解放自在に結合される複数の締結ボルトと、
この複数の締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする複数の分離自在な分割ナットと、
この複数の分割ナットを螺合位置に位置決めする第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第2の位置を司る位置決め解放部材と前記位置決め解放部材による解放に連動して前記分割ナットの分離を助勢する分割助勢部材を有する複数のボルト解放手段と、
作動流体の給排に応動して前記複数のボルト解放手段の位置決め解放部材を駆動制御して、前記分割ナットを第1の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第2の位置に案内して前記複数の締結ボルトの締結及び解放を行う複数の液圧駆動手段と、
この複数の液圧駆動手段に対して前記作動流体を選択的に給排して、前記複数の液圧駆動手段を独立して駆動制御する作動流体給排手段と、
前記複数のボルト解放手段の各位置決め解放部材の分割ナットの解放に連動して各分割助勢部材を駆動して前記分割ナットの分離を助勢する複数の分割助勢駆動手段と
を具備したボルト解放シミュレータ。 - さらに、前記ボルト解放手段の動作速度を制御する動作速度制御手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のボルト解放シミュレータ。
- 前記動作速度制御手段は、前記液圧駆動手段の作動流体の流路面積を可変設定してなることを特徴とする請求項8に記載のボルト解放シミュレータ。
- 前記動作速度制御手段は、前記液圧駆動手段の動作作動流体量を可変設定してなることを特徴とする請求項8に記載のボルト解放シミュレータ。
- さらに、前記液圧駆動手段の動作作動流体量を調整する調整機構を設けたことを特徴とする請求項10に記載のボルト解放シミュレータ。
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