JP6557726B2 - スペースクラフトおよびランチャーの分離可能な要素のための分離システム - Google Patents

Description

発明の分野
本願発明は、例えば、ランチャー（発射装置）からスペースクラフトを分離する等、飛行中に分離されなければならないスペースクラフトあるいはランチャーの要素のための分離システムに関する。

発明の背景
人工衛星（サテライト）やその発射ロケットなどのスペースクラフトの部分を、人工衛星が軌道に到達したときに分離するための手段を備えた様々なシステムは既に知られている。それら従来技術システムの１つは、ＥＰ０２６７２７９Ａ１において説明されているスペースクラフトのためのクランプ（締付け）式接続アセンブリである。このクランプ構造体は、それぞれが周囲に溝を有したベベル（斜角）加工されたリム（縁部）を有しているスペースクラフトの２つの分離可能な部分をジョイントするものである。このクランプは、それら分離可能な部分のリムを整合させるように内部が設計形状化されており、テンションバンドの手段によってジョイントされている複数のリテーナを含んでおり、それぞれのリテーナは、そのリムの対応する溝内に係合し、スペースクラフトの２つの分離可能な部分間で直接的に荷重を伝搬するシャーピンを含んでいる。

人工衛星の取り付けや分離を実行する別システムはＥＰ０７６８２４１Ａ１において解説されている。そのシステムは、発射ロケットのアダプタの上部リングに螺合される固定部品と、２部分構成金属バンドで成るテンションストリップ体と、数個のラグ（突出部）によって形成されている金属回転シャフトを下方部分に備えた薄壁円筒体を有しており、それを囲んでその上に押し付けている、人工衛星の下部リングに上部を介して当接する人工衛星を固定するための湾曲金属部品と、それぞれが２つの回転シャフトを有しており、１方がそれら金属部品のものと一致し、他方が固定部品と共用される複数のプレスカムとを含んでいる。このシステムの目的は単に、発射ロケットへの人工衛星の固定と軌道進入後の放出である。

ＥＰ０９０５０２２Ａ１は、内周囲に形成された導経路を有した開リングまたは金属バンドを含んでおり、そこでは顎形状部が不連続的に一体化されており、そのチャネル内をスライドすることができ、そのリングの両端に固定されている２つの端部品と、それら２つの端部品を連結するテンションボルトと、人工衛星のランチャーの構造体に固定されているリング保持用の３つのサポート部とをさらに含んでいる人工衛星の取り付けと分離を実行するシステムを説明している。

ＥＰ１９４４２３７Ａ１は、発射運搬体および人工衛星を接続／分離する装置に関係しており、複数のクランプ構造体をスライド式に収容する内導経路を備えたストリップ体を含んでおり、それは２つの運搬体間で接続インターフェースを形成するリングに対して適用される。この装置はさらに、ストリップ体とクランプ構造体を含んだアセンブリを放射方向に締め付けるための手段と、その両端を連結／分離する装置とを含んでおり、それはロックおよびアンロック（ロック解除）の手段と共に２段階機構、すなわち、リングとの接触が維持された状態で両端が移動し、摩擦手段によってストリップ体の締め付けに相応する弾性エネルギーを減衰させる第１段階と、駐停位置に到達するまでストリップ体がリングから分離する第２段階との２段階でストリップ体の制御された開動作を可能にする機構を含んでいる。

これらシステムの弱点の１つは、荷重搬送能力が増加したとき、クランプのバンド内の張力が高い値に到達し、バンドの分離によって誘発される衝撃を増加させることである。

ＥＰ０２６７２７９Ａ１ ＥＰ０７６８２４１Ａ１ ＥＰ０９０５０２２Ａ１ ＥＰ１９４４２３７Ａ１

発明の概要
本願発明の目的は、最小程度のバンド張力（バンドテンション）で高荷重（高負荷；high load）運搬能力を可能にし、結果的に誘引される解放の衝撃を低減させることができるスペースクラフトまたはランチャーの分離可能な要素のための分離システムを提供することである。

本願発明の別目的は従来のクランプのバンドの作用不良モード（スライド）を回避することである。

本願発明は、上部リング、下部リングおよび複数のスライド可能なクランプを収容する内側チャネル（内側導通路）を備えたバンドを含んだスペースクラフトとランチャーの分離可能な要素のための分離システムを提供するものであり、それらクランプは、それら２つの分離可能な要素間に接続インターフェース（接続部）を形成する上部リングと下部リングに対して適用され、バンドの両端を連結／分離するための装置をさらに含んでいる。上部リングと下部リングの両方は、クランプに配置されたウェッジ部（楔部、楔断面）をそれぞれ備えた外側突出要素を含んでおり、上部リングはさらに、下部リング内でチャネル形状部（チャネル形状断面）の部分と整合（一致）するウェッジ部を備えた内側突出要素を含んでいる。下部リングはまたウェッジ部と内側チャネル形状部とを備えた外側突出要素を含んだ外側部も含んでおり、その外側部は下部リングの本体から突出しており、本体と離れて配置され、溝部を形成している。

本願発明の分離システムは、バンドが解放されたときに改善された性能が提供されるように設計されている。

本願発明の別の利点は、高荷重用の大径を有したランチャー構造体でその利用を可能にし、破片（デブリ；debris）または衝撃を完全に排除することである。

他の好適な実施態様は従属請求項で説明されている。

図面を簡単な説明
本願発明のさらなる理解に供するため、添付図面に言及しながら以下で本願発明を詳細に説明する。

図１は、本願発明の分離システムの断面図である。 図２は、クランプ−バンドアセンブリと、そのバンドの両端を連結／分離するための装置１９の斜視図である。 図３は、本願発明の第１実施例を図示している。 図４は、本願発明の第２実施例の下部リングの詳細図である。 図５は、従来の分離システムと本願発明のシステムの荷重に対する張力の推移を示すグラフである。 図６は、本願発明の分離システムを備えた２つの分離可能な要素の放出プロセスを示す概略図である。 図７ａから図７ｆは、本願発明の装置の組み立てプロセスを示している。

発明の詳細な説明
図１は関連した上部リング５と下部リング６を含んだ本願発明の分離システム１の断面図である。システム１は、スペースクラフトまたはランチャーの２つの分離可能な要素間に接続インターフェースを形成する上部リング５と下部リング６とに対して適用される複数のスライド可能なクランプ４を収容する内側チャネル３を備えたバンド２（クランプ−バンドアセンブリは図２に図示）も含んでおり、それにはバンド２の両端を連結／分離するための装置１９（図２に図示）が提供されている。

上部リング５と下部リング６の両方は、クランプ４のギャップ２０内に配置されるウェッジ部を備えた外側突出要素７と８をそれぞれ含んでいる。

上部リング５はさらに、下部リング６内でチャネル形状部（図４）に一致するウェッジ部を備えた内側突出要素９を含んでいる。下部リング６は、ウェッジ部とチャネル形状部１０とを備えた外側突出要素８を含んだ外側部１１（図４で固定）をさらに含んでいる。下部リング６の外側部１１は下部リング６の本体１２から離れており、これにより下部リング６の外側部１１と本体１２との間には溝部１３が形成されている。図１に示すシステム１において、外側部１１は下部リング６の本体１２の基部１４に固定されて示されている。この外側部は下部リング６に固定または一体的に加工することができる。

図２は、バンド２の両端を連結／分離するための装置１９を備えたクランプ−バンドアセンブリを示している。

図３は、本願発明の第１実施例に対応しており、下部リング６の外側部１１は下部リング６の一体的な部分であり、この図では中間溝部１３が加工によって形成されている。

図４は本願発明の別実施例の下部リング６に対応しており、下部リング６の外側部１１は固定手段１５によって下部リング６の本体１２に取り付けられている別部品である。

図４に図示するように、下部リング６の外側部１１は、バネプレートとして機能する複数のプレート２１で構成されており、ネジまたは固定具１５の手段によって下部リング６の本体１２に取り付けられている。

図４は、プレート２１が、下部リング６の本体１２の対応する貫通孔１７に対面する少なくとも１つの貫通孔１６を含んでいることも図示する。これら貫通孔１６、１７の機能は図７に関する説明において解説する。

図５は、従来の分離システムと本願発明の分離システム１のバンド、特にこの場合には４．８ｍの直径のバンドのための典型的な荷重（負荷）−張力の関係を示すグラフである。

従来の分離システムでは、バンドが７２ｋＮで引っ張られると１００Ｎ／ｍｍ未満で作用不良（故障）が発生することが示されている。このグラフは約８０Ｎ／ｍｍでのスライド（ギャップポイント）を示している。

本願発明のシステム１は１８０Ｎ／ｍｍに至る前には初期不安定性を示さず、２５０Ｎ／ｍｍを超えてさえも作用不良を発生させない。従って、本願発明のシステム１はさらに大きい荷重にも耐え、バンド張力の大きな増加には導かず、作用不良は変形によるものとなるであろう。

図６は、本願発明の分離システム１での２つの分離可能な要素の解放（解除）プロセスを概略的に示している。第１段階において、クランプ−バンドアセンブリは緩められ（装置１９はバンド２の両端を分離するように作用する）、クランプ４のギャップ２０内に前もって配置されている上部リング５と下部リング６のウェッジ部を備えた外側突出要素７、８を解放する。

第２段階では、下部リング６の外側部１１が解放され、外側部１１はバネのエネルギーの効果によって下部リング６の本体１２に対して開き、上部リング５のウェッジ部を備えた内側突出要素９を、それが配置されている、下部リング６の外側部１１内でチャネル形状部１０から自由状態にする。

最後に第３段階で、上部リング５と下部リング６が完全に解放されたとき、両方のリング（例えば、ランチャーに属するリングと人工衛星に属するリング）の分離が可能になる。

図７は、下部リング６の本体１２の貫通孔１７に対面する少なくとも１つの貫通孔１６を備えたプレート２１を含んでいる実施例である本願発明のシステム１の設置手順を示している。ステップ１の図には（図７ａ）、下部リング６のみが図示されている。ステップ２では（図７ｂ）、上部リング５が下部リング６の上方に置かれる。ステップ３では（図７ｃ）、ネジ１８が下部リング６のプレート２１と本体１２の貫通孔１６、１７に挿入される。ステップ４では（図７ｄ）、ネジ１８が回転されてプレート２１を下部リング６の本体１２に接近させ、ウェッジ部を備えた内側突出要素９を下部リング６のプレート２１のチャネル形状部１０内に配置させる。ステップ５では（図７ｅ）、上部リング５と下部リング６のウェッジ部を備えた外側突出要素７、８がクランプ４のギャップ２０内に配置され、クランプ−バンドアセンブリが作用位置に配置される。ステップ６では（図７ｆ）、ステップ４でプレート２１を下部リング６の本体１２に接近させるために使用されたネジ１８が外される。

本願発明は好適実施例に関連して十分に説明されているが、本願発明のスコープ内にて様々な改良が可能であることは明白であり、よって、それら実施例によって本願発明は限定されることはなく、以下の請求項によってのみ限定されるものである。

Claims (6)

1. スペースクラフトおよびランチャーの分離可能な要素のための分離システム（１）であって、上部リング（５）と、下部リング（６）と、複数のスライド可能なクランプ（４）を収容する内側チャネル（３）を備えたバンド（２）とを備え、前記クランプは、２つの前記分離可能な要素間にインターフェースを形成する前記上部リング（５）と前記下部リング（６）とに対して適用されるものであり、前記バンド（２）の両端を連結／分離するための装置（１９）をさらに備え、前記上部リング（５）と前記下部リング（６）の両方は、前記クランプ（４）内に配置されるウェッジ部を備えた外側突出要素（７、８）を含んでおり、前記下部リング（６）が、ウェッジ部と内側チャネル形状部（１０）とを備えた前記外側突出要素（８）を含んだ外側部（１１）も備える、分離システムにおいて、前記上部リング（５）は、前記下部リング（６）の前記チャネル形状部（１０）に整合するウェッジ部を備えた内側突出要素（９）をさらに含み、前記外側部（１１）は前記下部リング（６）の本体（１２）から突出し、前記本体（１２）と隙間を開けて配置されて溝部（１３）を形成し、前記外側部（１１）はバネとして作用することができることを特徴とする分離システム（１）。
2. 前記下部リング（６）の前記外側部（１１）は前記下部リング（６）の一体的部分である、請求項１記載のスペースクラフトおよびランチャーの分離可能な要素のための分離システム（１）。
3. 前記下部リング（６）の前記外側部（１１）は、固定手段（１５）によって前記下部リング（６）の前記本体（１２）に取り付けられる別部品である、請求項１記載のスペースクラフトおよびランチャーの分離可能な要素のための分離システム（１）。
4. 前記下部リング（６）の前記外側部（１１）は、ネジまたは固定具によって前記下部リング（６）の前記本体（１２）に取り付けられる少なくとも１つの別部品であるプレート（２１）である、請求項３記載のスペースクラフトおよびランチャーの分離可能な要素のための分離システム（１）。
5. 前記別部品は、前記下部リング（６）の前記本体（１２）の対応する貫通孔（１７）に対面する少なくとも１つの貫通孔（１６）を含んでいる、請求項３または４記載のスペースクラフトおよびランチャーの分離可能な要素のための分離システム（１）。
6. 前記下部リング（６）の上方に前記上部リング（５）を配置するステップと、
   前記プレート（２１）の貫通孔（１６）と、前記下部リング（６）の前記本体（１２）の貫通孔（１７）とにネジ（１８）を挿入するステップと、
   前記下部リング（６）の残部に前記プレート（２１）を接近させるように前記ネジ（１８）を回し、ウェッジ部を備えた前記内側突出要素（９）を前記プレート（２１）の前記チャネル形状部（１０）内に配置させるステップと、
   前記上部および前記下部リング（５、６）のウェッジ部を備えた前記外側突出要素（７、８）を前記クランプ（４）のギャップ（２０）内に配置した状態で、クランプ−バンドアセンブリを作用位置に配置するステップと、
   前記下部リング（６）の残部に前記プレート（２１）を接近させるのに用いた前記ネジ（１８）を外すステップと、
   を含んでいる、請求項４から６のいずれか１項に記載のスペースクラフトおよびランチャーの分離可能な要素のための分離システム（１）の設置手順。

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