JPH02228805A - 展開トラスアンテナ - 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〕 この発明は高い収納性を有し、軽量な展開トラスアンテ
ナ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お
よび信頼性が向上し、宇宙利用に経済的なメリットが生
まれて来た。特に、大型の展開アンテナは船舶、車両等
の移動体の通信用になくてはならず、これを構成する展
開トラス構造方式が盛んに開発されてきた。これは、宇
宙においては展開構造方式が量も経済的に、巨大なアン
テナを構築できると思われているからである。

第５図は上記展開トラスアンテナに対し、米国学術誌「
工ＫＫＥｉ　ＴＲＡＮＳＡ（！Ｔ工ＯＮＥ　ＡＮＤＰＲ
ＯＰＡＧＡＴ工ＯＮＥ　Ｊ　ＡＰ−１７巻４号（１９６
９年）にて示された。従来の展開トラス構造を示す図で
。

図中、（１）は本ト２ス構造の上下面の三角格子を構成
し、中央部で折れ曲がることの可能な折れ曲がり部材、
（２）は上下面の三角格子を支える斜部材。

（３）は上記折れ曲がり部材（１）と斜部材（２）？ピ
ン結合する結合子である。

第６図は第５図における破線の円で囲まれたＡ部の拡大
図で、（４）は結合子（３）の周辺に設けられたウェブ
で、折れ曲がシ部材＋１１および斜部材（２）を結合子
（３）とピン結合させるものである。

第１図は第５図における破線の円で囲まれたＢ部の拡大
図で、折れ曲がり部材ｆｌ）の中央折れ曲がり部の詳細
を示す図で１図中、（５）は中央部がピン結合した２枚
の板よ構成る回転自在のヒンジレバ、（６）は上記ヒン
ジレバー（５）の一方の付根部に取付けられ、上記折れ
曲がり部材ｆｌ）を展開する方向に上記ヒンジレバー（
５）を回転させる渦巻バネ、（７）は上記折れ曲がり部
材（１）とヒンジレバー（５）を結合する結合ピン（７
ａ）および（７ｂ）はヒンジレバー（５）ト折れ曲がシ
部材（１）を結合するピン、　（７ｃ）は折れ曲がシ部
材（１）同志を中央部で結合する結合ピンである。

上記構造は、３本の折れ曲が少部材＋１１と３本の斜部
材（２）と３ケの結合子（３）よシ構成される四面体を
複数個結合した構成となっているため四面体トラスアン
テナとも呼ばれている。第８図は上記展開トラスアンテ
ナの展開途中を示す図である。

また、展開中のワイヤーについては、特に処置はしてい
ない。

次に動作について説明する。

はじめ格納形状に図示していない保持ケーブルで拘束さ
れた上記アンテナは、地上からのコマンドで爆管等によ
る保持ケーブルの切断によシ町動できる状態となり、上
記渦巻バネ（６）のバネ力により展開をはじめる。展開
は渦巻バネ（６）のバネ力でヒンジレバー（５）を回転
させることによシ折れ曲がり部材（１）を結合ピン（７
ｃ）回りに回転させながら伸展させる。折れ曲がり部材
（１）の伸展により上下面の結合子（３）は放射状に広
がり展開が進行する。折れ曲が９部材（１）が直線状に
伸展すると、ヒンジレバー（５）および渦巻バネ力によ
り生じる回転トルクと、折れ曲が９部材（１）の折れ曲
がり面での接触面圧力とが釣合い、折れ曲がシ部材（り
は運動を停止する。これが展開形状で構造は三角格子の
みで結合された形状となる。三角格子は基本的に硬い安
定を構造であシ、従来この種の構造は非常に硬い構造で
、展開アンテナの構造体に適したものと考えられていた
。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の構造は、実際には各部材の結合点が１点に集中さ
れないため、自分自身の形状すら保持しえない柔らかい
構造となっている。すなわち、三角格子が硬いのは各部
材の結合状況が第９図に示すように１点で結合される場
合に限るのであるが。

従来の構造ではこの三角格子が第１ａ図に示すように多
くのヒンジ結合点を持ってしまうため剛性が出ないばか
りか、不安定なリンク構造となってしまうのである。な
お第９図および第１０図において、（８）は三角格子を
構成する基本部材、（９）は上記基本部材（８）を結合
するピンジョイン）、（３１は上記ピンジヨイント（９
）により基本部材（８）を結合する結合子である。

以上説明したように、折れ曲がり部材を用いる従来の展
開トラスアンテナは基本的に不安定な構造のため、展開
アンテナとしての所用の剛性が出せないという致命的な
問題点があった。

また、上記展開トラスアンテナは収納状態から展開状態
への移行時に、アンテナ下側の結合子相互間を張架する
ワイヤー〇Ｊが、格納時には心棒αａにほぼ平行に垂れ
下がっているため心棒ａ１へ絡まり結合子（３）間が広
がってワイヤー張力で心棒を折り曲げたシ破損させると
いう問題点もあった。

この発明は上記の課題を解決するためになされたもので
、展開後の形状が構造的に安定で剛性が高く２展開中ワ
イヤーによる折り曲げ破損の無い展開トラスアンテナを
提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明による展開トラスアンテナは、一端にピンジヨ
イント部を有する結合子が結合され、他端にストッパー
を有する心棒と、展開時に上記心棒上をスライドし、最
終的に上記ストッパーにあたり静止する主スライドヒン
ジと、上記主スライドヒンジに一端をピン結合され放射
状に伸びるＮ（Ｎは４．６）本のリブと、上記心棒の一
端と主スライドヒンジ間をスライドする同期スライドヒ
ンジと、一端が上記同期スライドヒンジに対し放射状に
ピン結合され、かつ他端が上記Ｎ本のリブにそれぞれピ
ン結合されたＮ本の同期梁と、上記主スライドとンジと
同期スジイドヒンジ間に設けられたコイルバネとを備え
、上記心棒の向きを隣り合うものが逆向きとなるように
配列されると共に展開トラスアンテナの自由端となるリ
ブを除くリブを互いに逆向きの心棒の結合子を結合し、
かつ互いに逆向きとなる心棒上の結合子を斜部材で結合
してなる複数の骨組と、上記心棒の向きが同じとなる心
棒上の結合子相互間、上記展開トラスアンテナの自由端
となるリブの他端相互間、および上記展開トラスアンテ
ナの自由端となるリブの他端と上記結合子相互間に有し
、展開トラスアンテナの展開時それぞれの相互間に張架
されるワイヤーと上記心棒上のストッパーと上記ワイヤ
ー中央部を結合し、展開トラスアンテナの展開時相瓦間
に張架されるワイヤーと、上記展開トラスアンテナの下
側の主スライドヒンジ部と心棒上の周辺結合子とそれに
隣接する結合子で作られる四角形内のワイヤーにヨジレ
を有し、展開中にワイヤーが心棒等の破損を防ぐように
したものである。

〔作用〕 この発明においては、Ｎ（Ｎは４，６）角錐を構成する
各頂点相互間に張架されたワイヤーがリブに圧縮力を生
じさせ、力の平衡状態を実現させているためピン結合さ
れた部分のガタは消え基本モジュールであるＮ角錐は安
全な構造となシ高い剛性が容易となる。さらに、上記Ｎ
角錐がそれぞれ同期して展開するため、展開の信頼性が
増し。

またスプリングの力よりＮ角錐を展開させるだめの外か
らのエネルギーが不用となる。

また、収納時に、ヨジレを有するワイヤーは。

結合子により作られる四角形のほぼ中央に位置し。

展開中ワイヤーが心棒へ寄って引っ掛かることが無くな
る。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す展開形状での六角錐
の展開トラスアンテナを示す図で、（２）は斜部材、　
（３ａ）はピンジヨイント部を有する結合子。

（３ｃ）は展開トラスアンテナの自由端となるリブの他
端に有する結合子であり、斜部材（２）は上面側の結合
子（３ａ）と下面側の結合子（６Ｃ）をピン結合により
結合している。（ＩＧは先端に結合子（３）を取付けた
心棒で、隣接する心棒は互いに軸の方向を逆にして配置
されている。αυは心棒ｕ１上をスライドする主スライ
ドヒンジ、ａ３は一端が上記主スライドヒンジＱυに放
射状にピン結合され、上記心棒の軸方向に対し直交にな
る方向に展開可能なリブで、上記心棒Ｑｌ上の結合子（
３ａ）とは逆向きとなる。展開トラスアンテナの自由端
となるリブは結合子（３ｃ）に結合されている。

（２）は上記心棒Ｑ（Ｉの先端に取シ付けられた結合子
（３ａ）相互間、上記展開トラスアンテナの自由端に配
置された結合子（３ｃ）相互間、および上記心棒上に取
付けられた周辺部結合子（５ａ）と上記展開トラスアン
テナの自由端に配置された結合子（３ｃ）相互間に取シ
付けられたワイヤーで、上記展開トラスアンテナの展開
時に引張られるように設定されたものである。

Ｉは結合子（３）と主スライドヒンジ（１１１の間の心
棒上をスライドする同期スライドヒンジ、αジは上記同
期スライドヒンジＩに一端をピン結合し、他端をリブα
２上にピン結合した同期梁を示す。

（ＩＩは展開トラスアンテナの鏡面部となる導電性を有
する金属性ネット、Ｑｌは展開時および収納時の形状を
支持、固定するネットα碍のネット固定具である。

第２図は第１図Ｃ部を拡大した図で、αｅは展開時に主
スライドヒンジａυの下死点をきめるストッパー、（Ｉ
ηは本発明の展開トラス構造物を展開させる駆動力を与
えるコイルバネ、θは心棒（ｌＩとリブ（Ｉ７Ｊのなす
角度を示しておシ、展開時９０°　付近になるように設
定されている。

第３図はこの発明の展開トラスアンテナの展開途中を示
す図である。

第４図は、第３図のＤ部を拡大した図であり。

（至）は各心棒３Ｇの下側にあり、ネット形状の調節を
するネット調整ナツトで、Ｃ１υは上記展開トラスアン
テナの下側の主スライドヒンジ部の結合子（３）と周辺
結合子（３ａ）とそれに隣接する結合子（３Ｃ）で作ら
れる四角形内のワイヤー働がヨシしている状態を示す。

上記のように構成された展開トラスアンテナの展開動作
について以下に説明する。

この発明の展開トラスアンテナは、格納時に心棒（ＩＩ
上の結合子１例えば（３ａ）と上記心棒ｕＩ上の主スラ
イドヒンジａυと上記スライドヒンジ住υに一端をピン
結合されたリブ（Ｉ７Ｊの他端に結合された別の結合子
例えば（３ａ）を３つの頂点とする三角形はつぶれてお
り、第２図に示すリブαりと心棒１．１Ｇの角度θは零
になっており、第４図に示すように、上記展開トラスア
ンテナ下側のワイヤー（２）は、ヨジラれる。展開は、
第２図に示すコイルバネαｎのばね力により主スライド
ヒンジ（Ｉυと同期スライドヒンジＩ間を押し広げるこ
とによってなされる。上記主スライドヒンジａＯと同期
スライドヒンジα４）ｌ＆’ｌの距離が増大すると、心
棒ａ１上の結合子（３ａ）と上記主スライドヒンジα９
間の距離が増大するが、上記結合子（３ａ）の距離が斜
部材（２）にて一定長に保たれ。

上記の頂点よシなる三角形は広がり、上記リブα）と心
棒す１のなす角度θは増大すると、上記主スライドヒン
ジαυに一端とピン結合された別のリブα２の他端に設
けられた更に別の結合子１例えば（６ｃ）間の距離も増
大する。上記三角形の広がりとともに、上記展開トラス
アンテナ下面側の主スライドヒンジ部υ部の結合子（３
）と周辺結合子（３ａ）と上記周辺結合子（６ａ）に隣
接する結合子（６ｃ）による四角形も広がり、ヨジレを
有するワイヤーのもまた。張力を得て結合子（３）寄り
から広がる。上記スライドヒンジ（ｌυがストッパーα
Ｇの近くに来ると、上面側結合子（３ａ）相互間、下面
側結合子（３ａ）　、　（５０）相互間、並びに上面側
自由端にある結合子（５ａ）と下面側自由端にある結合
子（３Ｃ）相互間のワイヤー＠は張架され、上記下面側
のワイヤー（２）、ワイヤー（１＋ａ）の張力でヨジレ
を有していたワイヤー四は。

主スライドヒンジαυがストッパーαｅに当たる手前で
各ワイヤーの、ワイヤー（１３ａ）かはぼ−直線上にな
る。格納状態から展開動作状態まで、上記結合子（３）
で作られる四角形のほぼ中央でワイヤー（２）ワイヤー
（１３ａ）を折夛曲げている。このため、ワイヤー＠は
心棒σｌへ引っ掛かることなく、上記心棒ａ〔の破損を
防ぐ。上記ワイヤー四ワイヤー（１５ａ）は主スライド
ヒンジ（ＩＩ）がストッパー（１１に当たるまで張架さ
れ続ける。張架されたワイヤーに）ワイヤー（１３ａ）
は結合子（３）をリブ（Ｉ７Ｊ側へ押し付けるため。

ピン結合部がなくなり、展開トラスアンテナは剛性の高
いアンテナとなる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明はＮ角錐を構成する各頂点相互
間に張架されたワイヤー、心棒上のストッパーと上記ワ
イヤー中央部を結合し、展開トラスアンチの展開時相瓦
間に張架されるワイヤーとを設けることによりガタのな
い構造となるため高い剛性を容易に得られ、また、ヨジ
レを有したワイヤーのため、展開動作中によるワイヤー
のふらつきによる心棒、ワイヤーの破損を防ぐことが容
易であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す展開トラスアンテナ
の概念図、第２図はこの発明の実施例における部材結合
部を示す図、第３図はこの発明の実施例を示す展開途中
の形状を示す図、第４図はこの発明の実施例の取付は状
態を示す図、第５図は従来例での展開抜形状の図、第６
図は従来例での斜部材結合部を示す図、第１図は従来例
での三角格子の折れ曲がシ部材の機構を示す図、第８図
は従来例での展開途中の形状を示す図、第９図は従来考
えられていた三角格子の物理モデル図、第１０図は従来
例における三角格子の実際の物理モデル図を示す。 図において、（１）は折り曲がり部材、（２）は斜部材
。 （３）は結合子、（４）はウェブ、（５）はヒフジンパ
ー、（６）は渦巻バネ、（７）は結合ピン、（８）は基
本部材、（９）はピンジヨイント、α１は心棒、αυは
主スライドヒンジ、αりはリブ、　（１３はワイヤー、
ａ４は同期スライドヒンジ、（Ｉ９は同期梁、　ｌＩは
ストッパー、　（Ｉｎはコイルバネ、　（Ｌｌはネット
、（１１はネット固定具、（至）はネット調整ナツト、
＠はワイヤーである。 なお９図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一端にピンジョイント部を有する結合子が結合され、か
   つストッパーを有する心棒、上記心棒上をスライドする
   主スライドヒンジ、一端が上記主スライドヒンジに対し
   、放射状にピン結合され、上記心棒の軸方向に対しそれ
   ぞれ直交になる方向に展開可能なＮ（Ｎは４，６）本の
   リブ、上記心棒の一端と主スライドヒンジ間をスライド
   する同期スライドヒンジ、一端が上記同期スライドヒン
   ジに対し放射状にピン結合され、かつ他端が上記Ｎ本の
   リブにそれぞれピン結合されたＮ本の同期梁、上記主ス
   ライドヒンジと同期スライドヒンジ間に設けられたコイ
   ルバネとを備え、上記心棒の向きを隣り合うものが逆向
   きとなるように配列されるとともに展開トラスアンテナ
   の自由端となるリブを除くリブを互いに逆向きの心棒の
   結合子で結合し、かつ互いに逆向きとなる心棒上の結合
   子を斜部材で結合してなる複数の骨組と、上記心棒の向
   きが同じとなる心棒上の結合子相互間、上記展開トラス
   アンテナの自由端となるリブの他端相互間、および上記
   展開トラスアンテナの自由端となるリブの他端と上記結
   合子相互間を結合し、展開トラスアンテナの展開時、そ
   れぞれの相互間に張架されるワイヤーと、上記心棒上の
   ストッパーと上記ワイヤー中央部を結合し、展開トラス
   アンテナの展開時相互間に張架されるワイヤーと、上記
   展開トラスアンテナの鏡面部分となる導電性を有する金
   属性のネットと、上記ネットの展開時形状を調節する心
   棒に取付けたネット調整ナットと、上記結合子とネット
   調整ナット上で鏡面となるネットを支えるネット固定具
   とを具備し、さらに上記展開トラスアンテナの納時に下
   面側の主スライドヒンジ部と心棒上の一つの周辺部結合
   子とそれに隣接する結合子で作られる四角形内のヨジレ
   を有するワイヤーを具備したことを特徴とする展開トラ
   スアンテナ。