JP4688495B2 - エレメントを解放可能に接合するための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、エレメントを解放可能に接合するための装置および方法に関し、特にエレメントが取外されるとき、エレメントに対して通常、衝撃を生じるクランプバンドによる閉じ込められたエネルギの解放を除去できないとしても減少させることによってエレメントを損傷せずにそれを取外すことのできるクランプバンドによるエレメントの接合を解放可能にする装置および方法に関する。

時には、少なくとも一時的に、クランプバンドによって種々のエレメントを接合することが必要である。クランプバンドは通常、それぞれの開口により分離されている１以上の相互接続されたエレメントにより構成される。典型的に、ボルトのようなコネクタは接合されたエレメント周辺でクランプバンドが締められるか緩められることを可能にするためにクランプバンドの各開口を横切って延在する。それぞれの開口を横切って延在するコネクタはクランプバンドの適用にしたがって種々の形態を取る。航空宇宙産業で通常使用されているクランプバンドはマーモン形のクランプバンドと呼ばれている。

エレメントを接合するために、クランプバンドはエレメントの接触端部周辺に位置されており、クランプバンドはエレメントが受ける力下で、エレメントを一体に保持するために十分な張力を与えるように締められる。典型的に、それぞれの留め具が少なくとも１つのエレメントの端部に取付けられている。したがって、クランプバンドは予測される力を受けるときエレメントを堅く接合するために留め具周辺に延在し、それと結合できる。力は例えばエレメントの重量および運動中にエレメントに与えられる力を含んでいる。例えば留め具周辺のクランプバンドは運動中にエレメントに作用する力がエレメントを外さないようにするのに十分なきつさである。航空宇宙産業では、例えばクランプバンドにより接合されるエレメントは通常重く、移動中、特に離陸または発射のときに大きな力を受ける。特に、クランプバンドによって衛星に接合されている衛星発射ビークルは２，０００から３１，０００ポンドを上げることができる。さらに、衛星および発射ビークルは高い慣性負荷およびスラストの加速によって発射プロセス中に大きな力を受ける。したがって、衛星応用で使用されるクランプバンドの開口を横切って延在するコネクタはエレメントを堅く接合しそこに作用する実質的な力に耐えるのに必要な程度まで、衛星および発射ビークル周辺でクランプバンドを締めなければならない。

ある応用では、クランプバンドは選択された時間にそれがエレメントを取外すように設計されている。クランプバンドの解放手順はマニュアルまたは自動化されている。クランプバンドにより保持されているエレメントを取外すために、クランプバンドは幾つかの方法で緩められるかまたは開かれる。典型的に、クランプバンドを緩め、および／または開くにはクランプバンドの開口を横切って延在するコネクタを延長するか取外す動作が含まれている。航空宇宙産業では例えば、クランプバンドは、発射ビークルがその機能を完了したときペイロードから分離することができるように発射ビークルをペイロードに一時的に接続するために使用されている。特に、衛星の発射中、クランプバンドは衛星を発射ビークルに接合し、一度、発射ビークルが衛星をその軌道の所望位置に転送すると、発射ビークルは衛星から分離しなければならない。

１つの通常のクランプバンド分離方法は、クランプバンドの開口を横切って延在するコネクタを切断することである。典型的にクランプバンドはコネクタが選択された時間に切断されてクランプバンドが開かれるようにクランプバンドセグメントに取付けられている自動カッターを含んでいる。コネクタが切断されるとき、クランプバンドに蓄積されている閉じ込められたまたは潜在的なエネルギの突然の解放はエレメントの固有周波数の構造的な振動によりエレメントで低い周波数の衝撃を発生する。エレメント間の留め具に対してクランプバンドがきつく締め付けられている程、クランプバンドにより留め具に与えられる張力は高く、クランプバンドが分離するときエレメントが受ける閉じ込められたエネルギおよび対応する衝撃の解放は大きくなる。したがって、重いおよび／または移動中に大きな力を受けるエレメントはクランプバンドにより一時的に共に保持されなければならず、締めつけられたクランプバンドが分離されるときに閉じ込められた大量のエネルギが解放されるためにクランプバンドの分離のときに大きい衝撃を受ける。

エレメントを解放可能に接合する別の技術は分離接合を含み、この分離接合はエレメントを結合し、エレメントを解放するために形状を変えることができるチューブを含んでいる。接合部はエレメントを一体に保持するために両エレメントに接続されている。接合部は間のエレメントを固定するためにエレメントの両側から結合される１対の部材を含んでいる。接合部はまた接合部の部材間に位置する再変形可能なチューブも含んでいる。再変形可能なチューブは最初は、接合部部材がエレメントを固定するために共に結合されることを可能にするように実質的に楕円形断面である。接合部はチューブ内に線形の爆発アセンブリも含んでいる。エレメントを解放するため、線形の爆発アセンブリは爆発される。この爆発はチューブ内に圧力を発生し、これはチューブを実質的に丸い断面にさせる。チューブが丸くなるとき、チューブの一方の側面にある接合部部材を分離させ、これはエレメントの解放を許容する。しかしながらこの技術もまたチューブが接合を破断させるとき閉じ込められたエネルギの解放を生成し、これはエレメントに前述した衝撃と類似の衝撃を与える。さらにこの技術は、設置が容易に利用可能であり既知の手順を使用する通常のクランプバンドアセンブリを使用せず、それによって接合部は通常のクランプアセンブリよりも設置に時間と労力を必要とする。

エレメントが突然の動作に対して感応性のある装置を含んでいるならば、クランプバンドの分離または接合部の破損で生じる衝撃は、特にクランプバンドがエレメント間の留め具にきつく取付けられているならば、装置を損傷する。閉じ込められたエネルギの解放によるクランプバンドの分離または接合部の破断において生じる衝撃は、特に他の正確な装置に加えて非常に感応性のセンサおよびアンテナを含んでいる衛星では問題である。この衝撃は衛星の敏感で高価な電子装置に損傷を与え、これは衛星の効率性を減少し、または衛星を役に立たないようにする。さらに、クランプバンドの分離または接合部の破断の衝撃により装置が損傷を受けることを阻止するために、装置は衝撃吸収手段等のような保護手段を含まなければならず、装置の価格を増加させる。

通常の低衝撃のクランプバンド分離技術は通常のクランプバンド分離技術により発生される衝撃を緩和しようとするための設備を含んでいる。この衝撃を緩和する試みの１例は通常のクランプバンドを分離する低速度の方法の提供を含んでいる。例えば、クランプバンドの開口を横切って延在するコネクタを切断する代わりに、コネクタをクランプバンド中に保持するナットはクランプバンドを開くためにコネクタから迅速に分離されることができる。このタイプのクランプバンドの１例はSaab-Ericsson Space ABから市場で入手可能である。Saab-Ericssonの低衝撃クランプバンドの場合、この技術は標準的なボルトカッターによりコネクタを切断するために必要とされる１ミリ秒以下ではなく、約４ミリ秒を費やす。したがってナット分離技術はクランプバンドが開かれるときエレメントが受ける衝撃を減少するが、１，０００乃至１０，０００ヘルツの範囲で大きな衝撃内容を依然として有する。敏感な装置に対する損傷を防止し、その予測されない故障の危険性を減少するために、エレメントに対する衝撃レベルは１，０００乃至１０，０００ヘルツの範囲で１００ｇよりも小さくしなければならない。さらに、衝撃のレベルが１，０００乃至１０，０００ヘルツの範囲で１００ｇよりも小さいときには、廉価で規格品のタイプのコンポーネントが故障する危険性は減少され、それによって大きい衝撃レベルに耐えるための保護された大量の構造を有する高価なコンポーネントの代わりに、クランプバンドにより結合されるエレメントで使用されることができる。

したがって、通常のクランプバンド設計を使用するが、クランプバンドにより保持されるエレメントの穏やかな解放を可能にする低価格の装置が産業界で必要とされている。クランプバンドに蓄積された閉じ込められているまたは潜在的なエネルギの解放により発生する衝撃源の減少または実質的な除去を可能にする装置は、クランプバンドの分離時にクランプバンドにより接合されるエレメントが受ける衝撃を実質的に減少し、エレメントにより搭載される敏感な装置または電子装置に対する損傷の危険性を減少する。さらに、クランプバンドの分離時にエレメント中に低周波数振動を生成するクランプバンドに蓄積された閉じ込められたまたは潜在的エネルギの減少または実質的な除去はエレメントにより支持されている敏感な装置の損傷の危険性を減少するために望ましく、それによって保護装置のないエレメントが特定の応用で使用されることができ、エレメントの価格を減少させることができる。

本発明の第１および第２のエレメントを解放可能に接合する装置および方法は、通常の技術を使用して接合されたエレメントが受ける衝撃源を減少または実質的に除去することによりエレメントの穏やかな解放を可能にする。装置からの解放時にエレメントが受ける衝撃は装置に蓄積された閉じ込められたまたは潜在的なエネルギの解放を実質的に除去することにより減少される。このようにして、エレメントを解放可能に接合する通常の技術を使用するときよりも、本発明の装置および方法を使用するとき、エレメントにより支持されている敏感な装置および電子装置に対する損傷の危険性は少ない。さらに、本発明の装置および方法により接合されるエレメントはエレメントによって支持されている敏感な装置に対する損傷の危険性が減少されたために、必要とする保護手段を少なくすることができる。さらに、本発明の装置および方法はそれがクランプバンド応用で実行されるとき、通常のクランプバンドおよび／またはエレメントに対して必要とされる変化が最小であるように、通常のクランプバンド設計を使用できる。

第１および第２のエレメントを解放可能に接合する装置は、１つのエレメントに取付けられた保持部材と、保持装置の付近に配置された再変形可能なチューブとを含んでいる。保持部材は直接的に他方のエレメントに接続されることなく他方のエレメント（即ち保持装置が取付けられていないエレメント）と結合することができる。本発明の装置の別の実施形態では、保持部材は他のエレメントの一部を受けることができる凹部を規定している。この実施形態ではエレメントは保持部材を一方のエレメントに取付け、保持部材の凹部で他方のエレメントの一部を受けることにより接合される。

再変形可能なチューブは少なくとも２つの状態、即ち少なくとも部分的に潰された状態と少なくとも部分的に拡張された状態とを有する。このようにして、再変形可能なチューブが少なくとも部分的に潰された状態で、保持部材はエレメントを接合する。さらに、保持部材は、再変形可能なチューブが少なくとも部分的に拡張された状態にあるときに、保持部材を偏向し、エレメントの１つを解放する。チューブを少なくとも部分的に潰された状態から少なくとも部分的に拡張された状態に再変形するため、再変形可能なチューブはチューブと、爆発時にチューブを再変形する線形の爆発アセンブリとを含むことができる。チューブが拡張するとき、これは保持部材の材料を変形しまたは歪ませる。したがって、装置のコンポーネントはエレメントの解放中に破壊されないので、保持部材がエレメントを取外すときに解放される閉じ込められたまたは潜在的なエネルギ量は実質的に減少または除去され、それによってエレメントが解放中に損傷されることから保護する。例えば解放可能にエレメントを接合する装置および方法は、保持装置がエレメントを解放するとき１，０００乃至１０，０００ヘルツの範囲で５００ｇよりも実質的に小さい加速度しか生成しない。

保持部材を一方のエレメントに取付けるため、少なくとも１つのファスナは保持部材をエレメントに接続できる。装置の実施形態が凹部を有する保持部材を含んでいるならば、再変形可能なチューブはファスナと、保持部材の凹部との間に位置されることができる。保持部材はアルミニウム、チタニウム、マグネシウム、ステンレス鋼またはこれらの金属の組合わせから形成されることができる。再変形可能なチューブはステンレス鋼から作られることができる。

弛緩エレメントは適用可能であるならば、保持部材の凹部のように保持部材に近接して位置されることができる。弛緩エレメントは再変形可能なチューブを再変形するのに先立って、保持部材からエレメントを部分的に解放できる。部分的なエレメントの解放は、保持部材がエレメントを解放するために偏向されるとき、さらに閉じ込められたエネルギの解放を減少させ、または除去することができる。

解放可能にエレメントを接合する方法は、再変形可能なチューブが保持部材の近くに位置するように保持部材を一方のエレメントに取付けることを含んでいる。さらに保持部材はその凹部が２つのエレメントを接合するために他方のエレメントの一部を受けるように取付けられている。保持部材はその一部を取付け点でエレメントに固定することにより一方のエレメントに取付けられ、再変形可能なチューブは凹部と取付け点との間に配置される。

再変形可能なチューブはその後、エレメントから離れるように保持部材の凹部を移動するように再変形されることができ、エレメントはそれ故相互から分離されることを可能にされる。前述したように、再変形可能なチューブは再変形可能なチューブ内に位置される線形の爆発アセンブルを爆発することにより再変形されることができる。さらに、再変形可能なチューブを再変形する前に、保持部材の凹部はエレメントから弛緩されることができる。

したがって、このような装置および方法は本発明のエレメントを解放可能に接合するだけでなく、適切なときにエレメントを穏やかに取外すことができる。エレメントの穏やかな解放は保持部材および再変形可能なチューブの設計により行われ、それによって閉じ込められたまたは潜在的なエネルギは装置に蓄積されず、それ故、保持部材の一部が偏向されたときに解放されない。このようにしてエレメントは通常の解放技術における閉じ込められたエネルギの解放により生じる衝撃によって損傷が発生することから保護される。さらに、保持部材と再変形可能なチューブの設計は通常のクランプバンドの形状に整合し、それによって保持部材と再変形可能なチューブはこのようなクランプバンドを使用する応用において通常のクランプバンドに置換されることができる。

以上、本発明を一般用語で説明した。以下、添付図面を参照にして説明するが、図面は必ずしも実寸大である必要はない。
本発明を本発明の全てではない幾つかの実施形態が示されている添付図面を参照して、以下さらに十分に説明する。これらの発明は多数の異なる形態で実施されることができ、ここで説明する実施形態に限定されるとして解釈されるべきではなく、むしろこれらの実施形態はこの説明が応用可能な法的要求を満足するために与えられている。同一の参照符号は全体を通して同じエレメントを示している。

本発明の第１および第２のエレメントを解放可能に接合する装置および方法は、通常の技術を使用して接合されるエレメントにより受ける衝撃源である装置中に蓄積された閉じ込められているまたは潜在的なエネルギの解放を減少または実質的に除去することによりエレメントの穏やかな解放を可能にする。したがって、本発明はクランプバンドの分離時にクランプバンドにより接合されているエレメントに対する過剰な衝撃を避けるために経済的な技術であるので、航空宇宙エレメントを解放可能に接合するクランプバンドに適用するような多数の応用で有効である。この衝撃の防止はそれ故、エレメントにより支持されている装置または電子装置に対する損傷を防止する。さらに本発明の装置および方法により接合されたエレメントは、エレメントにより支持された敏感な装置に対する損傷の危険性が減少するために、必要とされる保護が少なく、そのためエレメントの価格を減少できる。さらに、本発明の装置および方法は通常のクランプバンド設計を使用することができ、それによって本発明の装置および方法がクランプバンドについての応用で実行されるときに必要とされる通常のクランプバンドの変更が最小である。

クランプバンドアセンブリのような第１および第２のエレメントを解放可能に接合する装置は、エレメントの重量または構造の運動による力等のようなエレメントが受ける力によりエレメントが分離しないようにするためにエレメントを固定できるバンドによって、エレメントの端部、より普通にはエレメントの端部に取付けられる留め具を包囲することにより、構造のエレメントを共に接合できる。例えば図１は本発明の１実施形態にしたがって、衛星のような第１のエレメント14を発射ビークル16に接合するクランプバンド12の位置を示している。この実施形態では、ペイロード取付け留め具のような第２のエレメント18は発射ビークル16の上部から衛星までの変位を提供する。２以上の衛星が発射されるときのような別の実施形態では、ペイロード取付け留め具の代わりにディスペンサが使用されることができる。このようにして、クランプバンド12はペイロード取付け留め具またはディスペンサと衛星の隣接部分とを結合することが好ましい。図１に示されているように、ペイロードフェアリング（流線形構造）20は地球の大気圏を飛行中に、衛星、即ちエレメント14をバフェッティングおよび空気力学的な加熱から遮蔽する。衛星発射構造10が一度、地球の大気圏を出ると、衛星はもはやペイロードフェアリング20による保護を必要とせず、ペイロードフェアリング20は衛星発射構造10から分離する。発射ビークル16はクランプバンドの分離により衛星から外される前に、衛星を所望の軌道へ移動するように進行する。この応用では、クランプバンド12は衛星の発射構造10が地球の大気圏を推進されるときに衛星の慣性負荷からの力に耐えるのに十分なペイロード取付け留め具またはディスペンサへ衛星を固定しなければならない。

図２のＡは本発明の１実施形態によるエレメント14、18を解放可能に接合するための装置の断面図を示している。エレメント14、18は解放可能に接合されることのできる任意のタイプのエレメントでよい。例えばエレメント14は衛星またはスペースシャトルのような宇宙船であってもよく、エレメント18はエレメント14のペイロード取付け留め具またはディスペンサであってもよい。したがって、宇宙船応用では、図１に関して説明されているように、適切な位置へのエレメントの移動を促進するためにペイロード取付け留め具またはディスペンサはエレメント14を取付ける。このようにして、一度エレメント14、18が特定の衛星軌道のような適切な位置に到達すると、発射ビークルの必要はなく、それ故、エレメントが接合されている必要はない。エレメントは分離可能であることが有効である。装置は宇宙船応用で有効であるが、他の装置も所望ならば広い範囲の他のエレメントを接合するために使用されることができる。

図２のＡに示されているように、解放可能にエレメントを接合する装置22は保持部材24と再変形可能なチューブ26とを含んでおり、これはクランプバンドアセンブリとも呼ばれている。保持部材24は当業者に知られている任意の方法で、エレメント14、18のいずれか一方に取付けられることができる。例えば、図２のＡの実施形態で示されているように、保持部材24はボルトのようなファスナ28によってエレメント18に取付けられることができ、そのファスナ28は保持部材24とエレメント18に延在し、ナットまたはカラー30によりその位置に固定されることができる。保持部材24は少なくともエレメントの周囲部分を囲んでいる。保持部材が完全にエレメントの周囲を包囲しない実施形態では、保持部材24、特に偏向される保持部材の少なくとも一部分は偏向を許容するために少なくとも部分的にセグメント化され、保持部材のセグメントはエレメントの周囲で間隔を隔てられている。セグメント化された保持部材はそれが分離前にエレメントを共にクランプするのに十分な力を提供する限り、任意の所望の方法で周囲において隔てられることができる。例えば保持部材は他のエレメントの周囲で９０度のインクリメントのように均等に隔てられるか、不均等に隔てられる４つの同一のセグメントを含んでいてもよい。

１つのエレメントに直接接続されるのに加えて、保持部材24は直接接続されることなく他のエレメントに結合されるように構成される。例えば保持部材は他のエレメント、即ち保持部材24が取付けられないエレメントの部分、即ちリップまたはフランジ等を受けることのできる凹部36を含むことができる。したがって、保持部材24がエレメント18に取付けられている図２のＡでは、保持部材24の凹部36はエレメント14の一部を受けることができる。図２のＡが示すように、保持部材は１つのエレメントに取付けられ、保持部材が取付けられるエレメントを同様に結合せずに、他のエレメントに結合するためのほぼＬ形のフック状の形状を有している。

しかしながら、保持部材は他の方法でエレメントに結合することもできる。例えば本発明の装置22の別の実施形態では、図３のＡに示されているように、保持部材24の凹部32はまたエレメント14の一部を受けることに加えて、エレメント18の一部も受けることができる。したがって、図３のＡに示されているように解放可能にエレメントを接合するための装置22の実施形態では、凹部32は両方のエレメントの部分をきちんと受けるような寸法にされ、それによって両エレメントの固定した結合を許容する。前述したように、保持部材は直接的に他のエレメントに接続せずに他のエレメントを結合する。

保持部材24は部分的または全体的にセグメント化されることができるので、エレメント14、18は任意の形状であってもよく、保持部材のセグメントはエレメントを固定して接合するために適切な位置でエレメント14、18の部分の周囲に位置されることができる。したがって通常のクランプバンド設計と異なって、保持部材により接合されるエレメントの少なくとも一部が爆発ボルトを締めることにより発生されるクランプボードの張力を均等に分散するために、円形のインターフェースを有することを要求されない。本発明の保持部材24はそのセグメントがエレメントを接合するために周囲方向の張力を使用しないので、任意の形状の接合エレメントを効率的に、固定して接合することができる。その代わりに、保持部材24は前述したようにエレメントを互いに押付ける力を与える。

図２のＡおよび図３のＡで示されている両実施形態では、装置22はまた再変形可能なチューブ26を含んでいる。この再変形可能なチューブ26は保持部材24に近接している。例えば凹部32を有する保持部材24を含み、ファスナ28によりエレメントの１つに取付けられている本発明の装置22の実施形態では、再変形可能なチューブ26はファスナ28と保持部材24の凹部32との間に位置されることができる。示されているように、再変形可能なチューブ26はエレメントにより規定される空洞中に配置されている。しかしながら、再変形可能なチューブ26は代わりに、エレメントに面する保持部材により規定された空洞内、またはエレメントおよび保持部材の両者により規定された整列された空洞の組合せにより配置されることができる。再変形可能なチューブ26は特定の応用または保持部材のセグメントの配置にしたがって連続的またはセグメント化されることができる。

再構成可能なチューブは少なくとも部分的に潰された状態から少なくとも部分的に拡張された状態に再変形されることができる。図２のＡおよび図３のＡに示されている再変形可能なチューブ26はチューブの部分的に潰された状態を示している。したがって、保持部材24は再変形可能なチューブ26が少なくとも部分的に潰された状態であるとき他のエレメント14と結合する。しかしながら、図２のＢおよび図３のＢで示されている再構成可能なチューブ26はチューブの部分的に拡張された状態を示している。すなわち、保持部材24は再変形可能なチューブ26が少なくとも部分的に拡張された状態であるとき偏向され、保持部材24からエレメント14を解放し、エレメント14、18の分離を可能にする。

保持部材24は図２のＢおよび図３のＢに示されているように、保持部材24の末端部がエレメントから偏向されることを許容する当業者に知られている任意のタイプの材料から作られる。例えば、保持部材24はアルミニウム、チタニウム、マグネシウム、ステンレス鋼またはこれらの幾つか或いは全ての組合せから作られることができる。

再変形可能なチューブ26はそれが少なくとも部分的に潰された状態から少なくとも部分的に拡張された状態に再変形されることを許容する当業者に知られている任意のタイプの材料から作られることができる。例えば再変形可能なチューブ26はステンレス鋼から作られることができる。さらにチューブは当業者に知られている任意の手段により再変形されることができる。本発明の装置22の１実施形態では、再変形可能なチューブ26はチューブと、線形の爆発アセンブリとを具備し、線形の爆発アセンブリは爆発時にチューブを少なくとも部分的に潰された状態から少なくとも部分的に拡張された状態に再変形する。線形の爆発アセンブリを有するこのような再変形可能なチューブは米国特許第4,685,376号明細書に記載されており、これは本明細書で参考文献とされている。

さらに、本発明のエレメントを解放可能に接合する装置22は保持部材を偏向する前に保持部材のエレメントへの結合を弛緩するための弛緩エレメントを含むことができる。図３のＡおよびＢに示されているように、弛緩エレメントは保持エレメントの近くであってもよく、特に弛緩エレメント38は保持部材24の凹部32の近くであってもよい。これに関して、弛緩エレメント38は再変形可能なチューブよりも凹部に近くてもよい。再変形可能なチューブに関して説明したように、示されているように弛緩エレメント38はエレメントにより規定された空洞に配置されている。しかしながら弛緩エレメント38は代わりにエレメントに面する保持部材により規定される空洞内またはエレメントと保持部材の両者により規定される整列された組合された空洞内に配置されることができる。

弛緩エレメント38は当業者に知られている任意の材料から作られ、当業者に知られている任意の方法で保持部材とエレメントとの結合を弛緩されてもよい。例えば弛緩エレメント38は再変形可能なチューブ26と同一のタイプの再変形可能なチューブであってもよいが、小さい寸法のものである。したがって弛緩エレメント38は２つの状態、即ち図３のＡに示されているような少なくとも部分的に潰された状態と、図３のＢに示されているような少なくとも部分的に拡張された状態とを有している。再変形可能なチューブ26と同様に、弛緩エレメントはまたチューブと、爆発の時にチューブを変形する線形の爆発アセンブリとを含むことができる。このように、弛緩エレメント38が少なくとも部分的に潰された状態にあるとき、保持部材24はエレメントを堅く結合している。弛緩エレメント38が少なくとも部分的に拡張された状態にされるとき、保持部材24の末端部は僅かに偏向され、これによって保持部材とエレメントとの結合を僅かに緩める。したがって、再変形可能なチューブ26がさらに保持部材の末端部を偏向するように拡張するとき、予め緩められた保持部材は偏向しやすくなる。さらに、予め緩められた保持部材はさらに保持部材の末端部がエレメントとの結合から完全に外れて偏向されるときに解放される保持部材中に閉じ込められている潜在的なエネルギを減少または除去する。弛緩エレメント38が発射構造10に含まれている本発明の実施形態では、弛緩エレメントにより部分的に保持エレメント24を解放することはまたさらに、ペイロードフェアリング20のエレメント14、18からの分離と、エレメント14、18の分離に先行する発射ビークル16からの分離による衝撃を減少させる。保持エレメント24を僅かに緩めることにより、エレメント14、18は僅かに動き、フェアリングの分離で受ける衝撃の少なくとも一部を吸収することができるので、ペイロードフェアリング20の分離によるエレメント14、18に対する衝撃は減少される。

それ故、弛緩エレメント38を有して、またはそれなしに、本発明のエレメントを解放可能に接合する装置22は、エレメントを解放可能に接合する通常の装置と比較して、保持エレメント24から解放する時にエレメントが受ける衝撃を非常に減少させる。例えば、航空宇宙応用においてエレメントの接合に使用される通常のクランプバンドは１，０００乃至１０，０００ヘルツの範囲にわたって５００ｇを超える加速度を生成し、ここでｇは地球の重力により発生される加速度の測定単位であり、１ｇは３２．２ｆｔ／ｓ^２である。しかしながら、本発明の装置22はエレメントが保持部材24により解放されるとき、１，０００乃至１０，０００ヘルツの範囲で５００ｇよりも小さい加速度を発生する。好ましくは、本発明の装置22は１，０００乃至１０，０００ヘルツの範囲で１００ｇよりも小さい加速度しか発生しない。保持装置24はエレメント間の境界部分の周囲で締め付けられておらず、代わりにエレメントの一部分を結合し、それを相互に近づけることによってエレメントを堅く接合するので、装置22はこれらが保持部材24により解放されるときエレメントが受ける閉じ込められたエネルギを減少または実質的に除去することができる。したがってエレメントを解放するために、保持部材24は保持部材24中の張力を解放するために切断または破壊されず、代わりに、保持部材24の末端部はエレメントから穏やかに偏向されることができ、これは多くのまたは幾らかの閉じ込められたまたは潜在的なエネルギをエレメントに与えない。さらに、本発明の装置はエレメントが任意の他の方法で接続されることを必要とせず、それによって保持部材が偏向されるとき、エレメントは幾つかの通常の技術により必要とされるように、エレメントの任意の部分を破壊する必要なく自由に分離される。

図４は本発明の１実施形態にしたがって、エレメントを解放可能に接合する方法のフロー図を示している。ステップ40で、最初に再変形可能なチューブが与えられる。保持部材はその後ステップ42で示されているように、接合されるエレメントの１つに取付けられる。保持部材は保持部材の凹部が他のエレメント、即ち保持部材が取り付けられていないエレメントの一部を受けるように取付けられることができる。さらに、保持部材は再変形可能なチューブが保持部材近くにあるように取付けられることができる。前述したように、保持部材は取付け点でエレメントに固定されることができ、再変形可能なチューブは取付け点と保持部材の凹部との間の位置に設けられることができる。

エレメントの分離を可能にするために、保持部材の凹部は所望ならば前述したようにエレメントから緩められることができる。再変形可能なチューブはその後、ステップ44に示されているようにエレメントから離れる方向で保持部材の凹部を動かすように再変形されることができる。前述したように、チューブは再変形可能なチューブの状態を少なくとも部分的に潰された状態から、保持部材の取付けられていない部分をエレメントから偏向する少なくとも部分的に拡張された状態へ変化させるために、再変形可能なチューブ内に位置される線形の爆発アセンブリを爆発させることによって再変形されることができる。典型的に、もしも存在するならば弛緩エレメントと、再変形可能なチューブを付勢する制御信号は衛星および／または発射ビークルに搭載された制御装置のような制御システムにより提供される。しかしながら、制御信号は所望ならば他の方法で与えられることができる。最後に、ステップ46で示されているように、エレメントは保持部材の凹部から解放される。したがって、もしも存在するならば僅かの閉じ込められたエネルギは保持部材がエレメントから離れる時解放されるので、保持部材の凹部をエレメントから離すように動かすための再変形可能なチューブを再変形するプロセスはエレメントが経験する有害な衝撃を発生しない。当業者に明白であるように、エレメントは保持部材の少なくとも一部がエレメントから離れるように移動することを含む他の方法で保持装置から解放されることができる。

全体的に、エレメントを解放可能に接合する本発明の装置および方法は適切な時にエレメントを穏やかに解放することができる。エレメントの穏やかな解放は保持部材および再変形可能なチューブの設計により行われ、保持部材はエレメントの周囲で引っ張られていないので、閉じ込められたまたは潜在的なエネルギは装置中に蓄積されず、またはエレメントの分離時に解放される。その代わりに、本発明の保持部材はエレメントを相互に押付けるための力を発生する。したがって、保持部材は再変形可能なチューブが少なくとも部分的に潰された状態にあるときはエレメントと堅く結合されるが、保持部材の少なくとも一部は再変形可能なチューブが少なくとも部分的に拡張された状態にあるときはエレメントから離れるように僅かに移動される。それ故、エレメントは通常の解放技術で、閉じ込められたエネルギを解放することによって生じる衝撃により発生する損傷から保護される。さらに、保持部材と再変形可能なチューブの設計は通常のクランプバンドの形状に一致し、それによって保持部材と再変形可能なチューブはこのようなクランプバンドを使用する応用において通常のクランプバンドに置換されることができる。

ここで説明された本発明の多数の変形および他の実施形態が、前述の説明および関連する図面で与えられている考察の利点を有するこれらの発明が関連している当業者により行われよう。それ故、本発明はここで説明する特別な実施形態に限定されず、その変形および他の実施形態が特許請求の範囲内に含まれることが意図されていることが理解されよう。特定の用語がここで使用されているが、これらは一般的および説明の意味でのみ使用され、本発明の限定を目的とするものではない。

本発明の１実施形態にしたがって衛星を発射ビークルに接合するクランプバンドの概略図。 エレメントが装置により接合される本発明の１実施形態にしたがったエレメントを解放可能に接合するための装置の断面図と、その装置の一部がエレメントから離れるように移動される状態における装置の断面図。 エレメントが装置により接合されるエレメントを解放可能に接合する装置の別の実施形態の断面図と、その装置の一部がエレメントから離れるように移動される状態の断面図。 本発明の１実施形態にしたがって、エレメントを解放可能に接合する方法のフロー図。

Claims (20)

1. 第１および第２のエレメントを解放可能に接合する装置において、
   第１および第２のエレメントのうちの一方に取付けられ、第１および第２のエレメントを接合するために他方のエレメントの一部を受けるための凹部を規定している保持部材と、
   前記保持部材に近接して配置され、少なくとも部分的に潰された状態から少なくとも部分的に拡張された状態に再変形されることができる再変形可能なチューブとを具備し、
   前記再変形可能なチューブが少なくとも部分的に潰された状態にあるときには、前記保持部材の凹部は他方のエレメントと結合して、第１および第２のエレメントを接合し、再変形可能なチューブが他方のエレメントを解放するため少なくとも部分的に拡張された状態にあるときには、前記保持部材は偏向されるように構成されている装置。
2. 前記保持部材はアルミニウム、チタニウム、マグネシウム、ステンレス鋼の少なくとも１つから構成されている請求項１記載の装置。
3. さらに、前記保持部材を第１および第２のエレメントの一方に接続するための少なくとも１つのファスナを具備している請求項１記載の装置。
4. 前記再変形可能なチューブは前記少なくとも１つのファスナと、前記保持部材の凹部との間に位置されている請求項３記載の装置。
5. さらに、前記再変形可能なチューブを再変形する前に、前記保持部材の凹部から第１および第２のエレメントを部分的に解放するために前記保持部材の凹部に近接して配置された弛緩エレメントを具備している請求項１記載の装置。
6. 前記再変形可能なチューブはステンレス鋼で形成されている請求項１記載の装置。
7. 前記再変形可能なチューブは、チューブと、爆発時にチューブを再変形する線形の爆発アセンブリとを具備している請求項１記載の装置。
8. 前記保持部材が第１および第２のエレメントを解放するとき、装置に蓄積されたエネルギの解放により第１および第２のエレメントが受ける衝撃の加速度が、１，０００乃至１０，０００ヘルツの範囲で５００ｇよりも小さい請求項１記載の装置。
9. 第１および第２のエレメントを解放可能に接合する方法において、
   再変形可能なチューブを提供し、
   第１および第２のエレメントを接合するために保持部材の凹部が他方のエレメントの一部を受けるように第１および第２のエレメントの一方に保持部材を取付け、保持部材は再変形可能なチューブが少なくとも部分的に潰された状態において保持部材の近くであるように取付けられ、
   第１および第２のエレメントから離れる方向で保持部材の凹部を移動するように、再変形可能なチューブを少なくとも部分的に拡張された状態に再変形して保持部材を偏向し、
   保持部材の凹部から第１および第２のエレメントを取外すステップを含んでいる方法。
10. 保持部材を取付けるステップは保持部材の一部を取付け位置で第１および第２のエレメントの一方に固定するステップを含み、それによって再変形可能なチューブは凹部と取付け点との間に位置される請求項９記載の第１および第２のエレメントを解放可能に接合する方法。
11. 再変形可能なチューブの再変形は再変形可能なチューブ内に位置する線形爆発アセンブリを爆発させるステップを含んでいる請求項９記載の方法。
12. 保持部材の凹部から第１および第２のエレメントを解放するステップにおいて、装置に蓄積されたエネルギの解放により第１および第２のエレメントが受ける衝撃の加速度が、１，０００乃至１０，０００ヘルツの範囲で５００ｇよりも小さい請求項９記載の方法。
13. さらに、再変形可能なチューブを再変形する前に、第１および第２のエレメントから保持部材の凹部を弛緩するステップを含んでいる請求項９記載の方法。
14. 第１および第２のエレメントを解放可能に接合する装置において、
    第１および第２のエレメントのうちの一方に取付けられ、他方のエレメントに直接接続されずに他方のエレメントに結合する保持部材と、
    前記保持部材に近接して配置され、少なくとも部分的に潰された状態から少なくとも部分的に拡張された状態に再変形されることができる再変形可能なチューブとを具備し、
    前記再変形可能なチューブが少なくとも部分的に潰された状態にあるとき、前記保持部材が他方のエレメントと結合し、さらに前記再変形可能なチューブが他方のエレメントを解放するために少なくとも部分的に拡張された状態にあるとき、前記保持部材が偏向される装置。
15. 前記保持部材はアルミニウム、チタニウム、マグネシウム、ステンレス鋼の少なくとも１つから構成されている請求項１４記載の装置。
16. さらに、前記保持部材を第１および第２のエレメントの一方に接続するための少なくとも１つのファスナを具備している請求項１４記載の装置。
17. さらに、前記再変形可能なチューブを再変形する前に、前記保持部材から第１および第２のエレメントを部分的に解放するため前記保持部材に近接して配置された弛緩エレメントを具備している請求項１４記載の装置。
18. 前記再変形可能なチューブはステンレス鋼から形成されている請求項１４記載の装置。
19. 前記再変形可能なチューブは、チューブと、爆発時にチューブを再変形する線形の爆発アセンブリとを具備している請求項１４記載の装置。
20. 前記保持部材が第１および第２のエレメントを解放するとき、装置に蓄積されたエネルギの解放により第１および第２のエレメントが受ける衝撃の加速度が、１，０００乃至１０，０００ヘルツの範囲で５００ｇよりも小さい請求項１４記載の装置。

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