JPH01278638A - 展開構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、特に人工衛星に用いる大口径の展開アンテ
ナ等において、高い格納性と高い剛性を有する軽量な展
開構造物に関するものである。

［従来の技術］ 近年、スペースシャトル、アリアンロケット等の性能及
び信頼性が向上し、宇宙利用に経済的なメリットが生ま
れて来ている。特に、大型展開アンテナは船舶、車両等
の移動体の通信用としてなくてはならず、それを構成す
るための展開式骨組構造方式が盛んに開発されてきた。

このことは、宇宙において展開構造方式が最も経済的で
あり、巨大な構造を比較的容易に構築できると思われて
いるからである。

第５図、第６図及び第７図、第８図は、例えは特開昭５
９−２８７０４号公報に開示されている、従来の展開ア
ンテナに使用した展開構造物の格納時及び展開時におけ
るそれぞれの構成を示す正面図及び側面図である。図に
おいて、１８０度展開するヒンジｌａは展開動作の駆動
力となるうず巻ばねなどの弾性ばねを内包し、この弾性
ばねにより１８０度の開閉角に達した時その回転動作を
ロックするラッチ装置を有している。また、１３５度展
間するヒンジ１ｂはヒンジ１ａと同様の構成から成り、
１３５度の開閉角に達した時その回転動作をロックする
。これらのヒンジＩａ、ｌｂはフレーム２ａ、２ｂの開
閉を低摩擦条件の下に実現できる構成とされている。

そして、フレーム２ａ、２ｂは上記各ヒンジ１ａ、ｌｂ
でその端部を互いに結合することにより全体としてフー
プ状のアンテナが形成されるが、フレーム２ａは開閉移
動はせず、フレーム２ｂのみが開閉移動し、両者は管状
の部材で構成されている。

また、フレーム２ａ、２ｂ及びヒンジｌａ、１ｂには、
所定間隔ごとにその張力が調整可能な多数の支持ワイヤ
３が取り付けられており、この支持ワイヤ３によりメツ
シュ状の可撓性アンテナ部材４０周縁部を支持している
。この可撓性アンテナ部材４は、第８図に示されるよう
に上下２枚が用いられそれぞれが支持ワイヤ３により保
持されており、同時にこの２枚の可撓性アンテナ部材４
は結合ワイヤ５により互いを内側へ引張るように取り付
けられている。そして、この結合ワイヤ５はその長さが
周縁部から中心部に向けて短くなっており、これにより
可撓性アンテナ部材４を球面状のパラボラアンテナとす
ることができ、可撓性アンテナ部材４の少なくとも一方
を導電性（電波反射特性）を有する部１才で構成するこ
とにより、アンテナとしての役割を持たせることが可能
となる。

次に、上記従来の展開アンテナに使用した展開構造物の
動作について説明する。上記のような展開アンテナは宇
宙空間に打ち上げた後、第５図及び第６図に示される格
納状態からフレーム２ｂが展開を始め、それに従って各
フレーム２ｂ間に折り畳まれていた２枚の可撓性アンテ
ナ部材４も徐々に広がり始めることになる。

ここで、格納時においてフレーム２ｂの内側に折り畳ま
れていた１８０度展開するヒンジ１ａは、その開閉角が
１８０度になった時に内蔵されたラッチ装置によりロッ
クされ、また外側にある１３５度展間するヒンジ１ｂは
その開閉角が１３５度で同様にロックされる。このよう
にして、すべてのヒンジｌａ、ｌｂがロックされると、
第７図に示されるような略八角柱形のフープ状のアンテ
ナが形成される。そして、前述した２枚の可撓性アンテ
ナ部材４には支持ワイヤ３及び結合ワイヤ５にて所定の
張力が加わり、これによって壌面状のパラボラ面が形成
されることになる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の展開アンテナに使用した展開構造物は以上の
ように構成されているので、例えば大口径の展開アンテ
ナを構築する場合に、それぞれ端部ヒンジｌａ、ｌｂで
結合されたフレーム２ａ。

２ｂを展開し、単一の大口径のフープ形状のフレーム構
体を構築し、このフレーム構体によってメツシュ状の可
撓性アンテナ部材４を支持しなければならず、この可撓
性アンテナ部材４はその周縁部以外に何ら剛性な部材が
存在することなく、このために全体として剛性が低下し
、アンテナ指向方向の制御に伴う制御力などの外力が作
用した場合には、所望の形状を保持し得なくなるという
問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、大口径のアンテナ反射鏡面支持構造物などの
大型の構造物を構築する際に、高い剛性を確保でき、か
つ格納性にも優れた展開構造物を得ることを目的とする
。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る展開構造物は、多角柱の稜に配置される
複数本のフレーム、及び上記多角柱の各側面の対角線に
沿って配設される伸縮可能な斜部材、これら各フレーム
及び斜部材の端部に取り付けられ上記フレームを上記多
角柱の底面と交差する方向に開閉するヒンジ、並びに上
記多角柱の底面の対角線に張架される対角ケーブルを有
する多角柱状フレーム構造体を複数個備え、この複数個
の多角柱状フレーム構造体を、上記フレームを共有しな
がら同一平面上に各々の底面を形成するように結合して
構成するものである。

［作用コ この発明における展開構造物は、ヒンジにより多角柱の
底面と交差する方向に折り畳み・展開される多数個の多
角柱状フレーム構造体を結合して構成されるので、１個
の多角柱状フレ−ム構造体により大口径の展開構造物を
得るのに比べて高い剛性を確保でき、しかも隣接する多
角柱状フレーム構造体のフレーム同士が干渉することな
く展開動作を行え、格納性にも優れている。

また、対角ケーブルは、展開後において各多角柱状フレ
ーム構造体が多角柱の底面方向に変形するのを防止する
と共にフレームに圧縮力を作用させてヒンジ部分のガタ
を押え、より安定した構造を保つ働きをする。

ざらに、この発明による多角柱状フレーム構造体は、フ
レームを中央部で分断しヒンジにより折り曲げることな
く、多角柱の側面に配設した伸縮可能な斜部材の伸び縮
みにより多角柱の側面の矩形を剪断変形させて折り畳む
ことができるので、フレームの分断による剛性の低下を
生じることなく、展開後に高い剛性を保つことができる
。

［実施例コ 以下、この発明の一実施例を図をもとに説明す第１図は
この発明の一実施例である展開構造物としての展開アン
テナのフレーム結合状態を示す概略構成図、第２図は第
１図の展開アンテナの格納・展開途中のフレーム結合の
状態を示す概略構成図、第３図は第１図の展開アンテナ
における伸縮可能な斜部材の構成を示す断面図である。

この発明において特徴的なことは、大口径のアンテナを
高い剛性を確保しながら形成できるようにし、かつ展開
アンテナをコンパクトに折り畳むようにしたことであり
、このために、この発明は多角柱状（この例では六角柱
状）フレーム構造体６を複数個、この実施例では３個設
け、これら多角柱状フレーム構造体６の接続部分のフレ
ームを共有するためのヒンジ８を設けている。さらに、
多角柱の底面の対角線に張架される対角ケーブル９を設
けている。またｌＯは多角柱の側面の矩形の対角線上に
配設された伸縮可能な斜部材であり、この実施例では外
筒１０ａと内筒１０ｂで構成された入れ子構造となフて
いる。

すなわち、第１図に示されるように多角柱状フレーム構
造体６は、縦フレーム７ａ、　　横フレーム７ｂ及び斜
部材１０をヒンジ８で結合して構成されている。ヒンジ
は横フレーム７ｂ及び斜部材１０を多角柱の側面内で開
閉動作することができる。

また、斜部材１０はおおむね展開後の多角柱の側面の矩
形の対角線の長さから、縦フレーム７ａ＋横フレーム７
ｂの長さまで伸縮可能であり、例えは第３図に示すよう
に構成されている。第３図に示す斜部材１０において、
１０ａは外筒、１０ｂは内筒、１０ｃはコイルばね、１
０ｄはストッパーである。

次に、上記この発明の一実施例である展開構造物として
の展開アンテナの動作について説明する。

この発明における展開構造物は−格納時に横フレーム７
ｂはその端部がヒンジ８により多角柱の底面の外方向に
折り畳まれており、縦フレーム７ａと相互になす角θ１
．θ２がほぼ１８０度に近い状態で外部からの保持装置
（図示しない）によって保持されている。この時、伸縮
可能な斜部材１０は最大限近くまで伸長された状態とな
っている。

また、展開時に当っては上記保持装置を解放すると、ヒ
ンジ８に内蔵されたうず巻ばね（図示しない）あるいは
斜部材１０に内蔵されたコイルはね１０ｃなどの弾性的
な駆動力によって横フレーム７ｂ及び伸縮可能な斜部材
１０が展開され、角θ１．θ２が縮小していく。この時
、斜部材１ｏにおいては内筒１０ｂが外Ｗｒ　１０　ａ
の内側に入り込み収縮していく。角θ１．θ２がほぼ９
０度の位置まで横フレーム７ｂが展開されると、ヒンジ
８に内蔵されたストッパー機構（図示しない）及び斜部
材１０に内蔵されたストッパー１０ｄにより横フレーム
７ｂ及び伸縮可能な斜部材１ｏの展開動作が止まり、そ
の展開された状態において固定されることになる。この
時、対角ケーブル９は所定の張力を持ってヒンジ８相互
間に張架されるように、あらかじめその長さを調整され
ている。また、第１図に示されるように対角ケーブル９
は横フレーム７ｂによって形成される多角柱の底面の対
角線上に張架されているので、多角柱状フレーム構遺体
６が何らかの外力を受けて上記底面の内方向に変形しよ
うとした時に、その変形を拘束し多角柱状フレーム構造
体６の形状を安定させる。さらに、対角ケーブル９の張
力により反力として横フレーム７ｂ間には圧縮力が作用
し、ヒンジ８に有するガタを押えて構造の安定性を高め
る働きがある。ここで、第２図には簡略化のために対角
ケーブル９は図示されていない。

また、この発明の実施例においては、多角柱状フレーム
構造体６の底面上に配設される横フレーム７ｂの中間部
に折り曲げのための中間ヒンジ結合部が設けれれていな
いので、多角柱状フレーム構造体６を複数個結合した場
合においても、上記中間ヒンジ結合部による剛性の低下
がなく、より一層剛性の高い展開構造物が得られる。

なお、上記実施例では伸縮可能な斜部材１０に内蔵され
た駆動源としてコイルばね１０ｃを用いた場合を示した
が、駆動源は他の装置でも良く、例えは第４図に示すよ
うにモータ１０ｅ、ボールねじ１０ｆ及びボールねしナ
ラ）１０ｇ等によって構成され、モータ１０ｅの回転に
よってボールネジ１０ｆを回転させ、内筒１０ｂをボー
ルねしナツト１０ｇと共にスライドさせ、全体として斜
部材１０を伸縮させる構成としても良い。

また、上記実施例では多角柱状フレーム構造体６が六角
柱である場合について示したが、これに限るものではな
く、四角柱などであっても良く上記実施例と同様の効果
を奏する。

さらに、上記実施例では多角柱状フレーム構造体６が３
個の場合について示したが、その個数には特に制限はな
く、数十から数百の多角柱状フレーム構造体６を結合し
、口径数十ｍの展開構造物を実現することも可能である
。

［発明の効果コ 以上のように、この発明の展開構造物によれは、多角柱
の稜に配置される複数本のフレーム、及び上記多角柱の
各側面の対角線に沿って配設される伸縮可能な斜部材、
これら各フレーム及び斜部材の端部に取り例けられ上記
フレームを上記多角柱の底面と交差する方向に展開する
ヒンジ、並びに上記多角柱の底面の対角線に張架される
対角ケーブルを有する多角柱状フレーム構造体を複数個
備え、この複数個の多角柱状フレーム構造体を上記フレ
ームを共有しながら同一平面上に各々の底面を形成する
ように結合して構成するので、大型の構造物を構築する
際に高い剛性を確保でき、しかも収納性にも優れた展開
構造物が得られるという格別な効果を奏するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である展開構造物としての
展開アンテナのフレーム結合状態を示す概略構成図、第
２図は第１図の展開アンテナの格納・展開途中のフレー
ム結合状態を示す概略構成図、第３図は第１図の展開ア
ンテナにおける伸縮可能な斜部材の構成を示す断面図、
第４図はこの発明の他の実施例である展開構造物におけ
る伸縮可能な斜部材の構成を示す断面図、第５図及び第
６図は従来の展開アンテナの格納時における構成を示す
正面図及び側面図、第７図及び第８図は従来の展開アン
テナの展開時における構成を示す正面図及び側面図であ
る。 図において、Ｉａ、ｌｂ・・・ヒンジ、２ａ、２ｂ・・
・フレーム、３・・・支持ワイヤ、４・・・可撓性アン
テナ部材、５・・・結合ワイヤ、６川多角柱状フレ一ム
構造体、７ａ・・・縦フレーム、７ｂ・・・横フレーム
、８・・・ヒンジ、９・・・対角ケーブル、１ｏ・・・
斜部材、１０ａ・・・外筒、１０ｂ・・・内筒、１０ｃ
・・・コイルはね、１０ｄ・・・ストッパー、１０ｅ・
・・モータ、１゜ｆ・・・ボールねじ、ｌＯｇ・・・ボ
ールねしナツト　である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多角柱の稜に配置される複数本のフレーム、これら各フ
   レームの端部に取り付けられ上記フレームを上記多角柱
   の底面と交差する方向に開閉するヒンジ、上記多角柱の
   各側面の対角線のうち各１本の対角線に沿って配設され
   る伸縮可能な斜部材、並びに上記多角柱の底面の対角線
   に張架される対角ケーブルを有する多角柱状フレーム構
   造体を複数個備え、この複数個の多角柱状フレーム構造
   体を、上記フレームを共有しながら同一平面上に各々の
   底面を形成するように結合して構成することを特徴とす
   る展開構造物。