JPH0321600A - 幾つかの要素を一時的に相互に結合する装置及びその結合装置の解除方法 - 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 本発明は、幾つかの要素を一時的に結合することを可能
にする装置及びこれらの要素を解除する方法に係わる。

従来の技術 この装置及び方法は、例えば軌道上に乗せられた後に解
除されなければならないアンテナもしくは太陽電池パネ
ルのような装置又はサブシステムが固定される、人工衛
星及び軌道静止衛星のような宇宙空間における応用物で
の使用に特に適している。

一般に、宇宙空間における応用物に使用される一時的結
合装置は、軌道上に乗せる以前及びその途−Ｌにおいて
人工衛星の付属物と本体との間を確実に結合する保持機
構を含む。そのために、この機溝は前記２つの要素の間
に機械的な保持の緊張力を加える。場合に応じて、この
機構は、例えば人工衛星に固定された付属物に接合され
た、金属テンンヨンロッドもし《はｒＫｅｖｌｘｔＪ（
登録商標）テンンヨンロッド、又は傾斜可能ヨークもし
くはスイベルのどちらかによって形成される。

一時的結合機構はその保持機構を解除するための手段も
含む。

多くの場合、これらの解除手段は火工技術的機構要素を
含む。前記手段の破断を制御するために、特に火工技術
的剪断が金属テンションロッドと組み合わされることが
一般的である。同様にスイベルが、鎖錠機構によってス
プリングの作用に逆らって所定の位置に保持され、更に
この鎖錠機構は、火工技術的剪断を用いてこの機構のｔ
つのテンンヨンロッドを切断することによって解除され
、又は、火工技術的機構により作動させられ且つ幾つか
の結合装置の鎖錠機構を同時に解除するケーブルによっ
て解除される。

ｒＫｅｖｌａ＋Ｊテンンヨンロッドの場合には、解除手
段はテンションロッドの伸張又は融解を引き起すように
そのテンンヨンロッドを取り巻く加熱抵？体を含む。

従来の一時的結合装置では、現時点ではその解除手段の
全てが重大な欠点を有する。

まず第↓に、前記火工技術的構成要素は、多くの場合に
は拘束的な質量上の及び空間上の必須条件を与え、また
その構成要素の使用の際に衝撃を誘導する。これに加え
て、特にその人工衛星上に積み込まれた装置が光学系を
含む場合に、この装置を汚染することを防ぐために、前
記火玉技術的構成■素は厳重に密封されることが必要で
ある。

火工技術的構戊要素の別の欠点は、その作動性能及び作
動環境に関して、それらの構或要素が極度に限定された
作動領域を有し、この結果として、個々の場合に応じて
新たな製品を開発しなければならず、又は多大な時間及
び費用を要する特性の補完を行わなければならない。更
にこれらの構成要素の高いコストが、辛ろうじて必要と
される場合だけに試験の数を制限する。最後に、大工技
術的構成要素の性質のために、それらの構或要素を使用
する時には特別な注意が払われることが必要であり、ま
た前記付属物が複数の個所で固定される場合には、その
結果として人工衛星上の大工技術的装備の数が増やされ
る。

更に、発熱エレメントによって解除される１”　Ｋｅｖ
ｌａｒＪテンンヨンロッドは高価であり、また特にその
テンションロッドを融解することが必要な場合には、大
きな電気エネルギーを必要とする。

これに加えて、ｒ　Ｋｅｖｌａ＋Ｊテンションロッドの
融解は、その結果として、例えば鏡又はレンズを含む光
学装置内においては、隣接する構成要素に対して過度の
汚染を引き起す。

発明の要約 本発明の目的は、火工技術的構成要素及び「Ｋｅｖｌａ
＋Ｊテンションロッドに組み合わされる発熱エレメント
とに特有の欠点を持たない、任意のタイプの保持機構と
この保持機構を解除するための手段とからなる一時的結
合装置を提供することてある。

この目的のために、本発明は、幾つかの要素を一時的に
相互に結合する装置を提供し、前記装置は、前記要素間
に機械的な保持の緊張力を加えるのに適した保持機構と
、それが作動される時に前記機械的緊張力を制圧し且つ
前記要素間の相対運動を可能にする確実な遊びを創出す
る解除手段とを含み、更に前記解除手段が形状記憶材料
で作られた解除部材を含み且つ前記保持機構と連結して
働くことを特徴とする。

形状記憶材料で作られた解除部材の使用は、前記材料の
構造的変態点を越える温度までこの部材を加熱すること
によって、その部材の形状及び／又は寸広を変化させる
ことを可能にする。

前記保持機構がテンションロッドを含む場合には、解除
部材の形状変化が、このテンンヨンロッドの伸張を引き
起すために使用されることが可能であり、又は、このテ
ンションロッド上に強度の劣る区域が備えられる場合に
は、このロッドを切断するために使用されることが可能
である。

前記保持機構がスイベルを含む場合には、前記解除部材
の形状変化が、例えば前記鎖錠機溝のテンションロッド
を切断に至るまで引っ張ることによって、前記スイベル
と組み合わされる鎖錠機構を解除するために使用されて
よい。

形状記憶材料とは、温度がこの材料に特有の構造的変態
点より高いか又は低いかに応じて、オーステナイト相又
はマルテンサイト相のどちらかの、２つの安定した結晶
相を有する材料である。マルテンサイト相にある材料が
機械的応力を受ける場合には、この材料は可塑的に変形
し、またその温度が構造的変態点より低いままである限
り、この変形を保つ。温度がこの閾値より高くなるや否
や、その構造は再びオーステナイト相となり、その材料
が初期形状を回復する。

形状記憶材料で作られた解除部材を使用することは、従
来の技術に比べて数多くの利点を有する。

例えば、この解除が物理的現象によって引き起されるが
故に、その信頼性は完全なものである。

これに加えて、このような形で実現された解除部材はど
んな衝撃をも抑制することを可能にし、また火玉技術的
構成要素の使用によって生じるあらゆる汚染問題を免れ
ることが可能である。更に形状記憶材料の使用は、既存
の技術に比べて、解除部材の重量、大きさ及び価格を減
少させると同時に、必要に応じて解除部材の寸法に影響
を及ぼすことによって、その機械的性能（力等）を必要
条件に適合させることが可能である。必要に応じて、形
状記憶材料で作られた２つの解除部材を単純に直列又は
並列に配置することによって、機械的冗長性が得られる
ことが可能である。最後に、人工衛星の電気エネルギー
を使用することによってではなく、その人工衛星を適切
な方位に向けて太陽エネルギーを使用することによって
、形状記憶材料の状態を変化させることを可能にする加
熱が得られてもよく、このことは実行手段（ケーブル等
）及びインターフェースを単純化する。

本発明の目的は、保護機構によって相互に結合された要
素を解除する方法を提供することでもあり、この方法は
、形状記憶材料で作られた解除部材をこの材料の相が変
化する温度を上回る温度にまで加熱することから成り、
この解除部材は、前記機械的緊張力を制圧し且つ前記要
素間の相対運動を可能にする確実な遊びを創出するよう
に、保持機構と連係して働く。

以下では、本発明の好ましい実施例の１つとこの実施例
の変形のｌつとが、添付の図面を参照して説明されるこ
ととなる。

好ましい実施例 第■図の照合番号ｌＯは、人工衛星の本体又は静止軌道
衛星のような別の宇宙空間装置の本体を表す。

例えばアンテナ又は太陽電池パネルのような付属物が展
開される以前の、前記人工衛星又は静止軌道衛星が軌道
上に乗せられる途上では、前記付属物がその位置に一時
的に固定される必要がある位置に、例えばねじｌ４によ
って脚ｌ２が本体１Ｇに固定される。

本発明による一時的結合装ｆｉｌｌ６が、各々の脚１２
の先端に配置されている。発射の時点において及び前記
結合装置ｌ６が解除される時（例えば、軌道上に乗るこ
とが完了した時）まで、各結合装置１６はけ属物１８を
確実に保持することを可能にし、更に第２Ａ図に示され
るように、幾つかの前記装置ｌ６が同じ１つの付属物を
支持するために使用されることか可能である。

一時的結合装置ｌ６の各々は、本発明に従って形状記憶
材料で作られた解除部材２０を含む解除手段と連係して
働く保持機構から成る。

第１図及び第２Ｂ図に示される実施例では、その保持機
構は、１つのねじ２２から或る１つの結合ロンドを含み
、更に、このねじ２２のねじ付き端部２２ａは脚１２の
１つの円筒形端部１２ａの中に作られたタップ穴２３に
ねじ込まれ、更にそのねじ頭２２ｂは座金２４と管プレ
ース２６とによって付属物ｌ８のフラップＩｇａの上に
支持されている。

更に詳細にはフラップｌｌｌａは横方向に開いた穴＋８
ｂを含み、またこの穴＋８ｂの中に、脚ｌ２の円筒形端
部１２ａが嵌め込まれる。ねじ２２が締め付けられる時
には、ねじ２２の締め付けに相応した機械的保持張力に
よって、座金２４及び管プレース２６を介して、ねじ頭
２２ｂと円筒形端部１２ａ基部の位置に脚１２上に形成
された肩１２ｂとの間にフラップ１８ａが締め付けられ
る。これらの条件では、付属物ｌ８は人工衛星の本体１
０に堅固に結合されている。

第１図及び第２Ｂ図の実施例では、解除部材２０は管プ
レース２６の内側のねじ２２の周囲に配置される管プレ
ースの形状をしており、従って解除部材の一方の端部は
座′金２４の下に支持され、またその他方の端部は脚ｌ
２の円筒形端部１２２の端部面１２ｃ上に支持されてい
る。本明細書で使用される「支持されている」という表
現は、プレース２０を形成する形状記憶合金を変態させ
る温度よりも低い温度である場合に相当する第１図に示
される条件においては、結合の均衡を確実なものとする
ために必要される僅かな確実な遊びが、形状記憶合金で
作られたプレース２０とアセンブリの他の部分との間に
存在することが可能であるということを排除するもので
はない。

管プレース２０を作るために、適切な形状記憶合金２０
が、特にその合金の結晶相変化温度を考慮しながら、そ
の使用条件に基づいて選択される。本発明に使用可能な
形状記憶材料の非限定的な例は、鉄を主成分とする合金
（Ｆｅ−Ｃ，Ｆｅ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｎｉ等）と、銅合金又
は貴金属との合金（Ｃｕ−Ｚｎ，Ｃｕ−Ｓｎ，Ｃｕ−Ａ
Ｉ、Ｃｕ　一Ｚｎ−ＡＩ，Ｃｕ−Ｚｎ−ＡＩ−Ｎｉ，Ｃ
ｕＡｌ−Ｎｉ，Ａｇ−Ｃｄ，Ａｕ−Ｃｄ等）と、ニッケ
ル及び／又はチタンを主成分とする合金（Ｎｉ−Ｔｉ，
Ｎｉ−Ｔｉ−ＦｅＳＮｉ−ＡＩ等）と、及び幾つかの純
粋な金属（Ｃｏ，Ｔｉ，Ｎａ）とを含む。

第↓図及び第２Ｂ図に示される実施例では、形状記憶材
料で作られた管プレース２０をこの材料を変態させるた
めの温度に適する温度まで加熱することは、例えば管プ
レース２０の周囲に直接置かれた電気抵抗エレメント２
８によって行われる。電気伝導体３Ｇが、人工衛星上に
積み込まれた電力源（図示されていない）に、発射時に
は開かれているスイッチ（図示されていない）を介して
、前記電気抵抗エレメント２８が接続されることを可能
にする。

このスイッチを閉じる命令が与えられると、形状記憶材
料で作られたプレース２０が、その構造変態点を越える
温度に達するまで加熱される。従って、この材料の構造
は再びオステナイト相となり、その結果として、この場
合にはより長い長さのプレース２０に相応する、その初
期形状をプレース２０が回復することを可能にすること
となる。

第２Ｂ図に示されるように、比較的可伸性の材料をねじ
２２に使用することと組み合わせされた適切な寸法のア
センブリ構成要素は、プレース２０が伸張された時にね
じ頭２２ｂとねじ付き端部２２ａとの間でねじ２２を伸
張するという結果をもたらす。

この伸張は、フラップ１８ａに対しねじ２２によって初
期に加えられる機械的緊張力を制圧するために十分なも
のであり、また初期にフラップ１８ａを脚ｌ２に結合す
るアセンブリ内に、確実な遊びＩｌ＋　１２を作りだす
ために十分なものである。従って第２Ａ図に概略的に示
されるように、穴１８ａが横方向に開いているが故に、
付属物１８が解放される。

別の実施例（図示されていない）では、形状記憶材料の
加熱が、人工衛星が軌道に乗せられた後で形状記憶材料
が太陽エネルギーによって加熱されるように人工衛星の
方位を合わせることによって、人工衛星の電気エネルギ
ーを使用サずに行われる。

第３図及び第４図に示される更に別の実施例変形では、
そのアセンブリの一般的な配置は、第１図及び第２Ｂ図
に関して上記で説明された配置と同一であり、従って、
理解を容易にするために１００を加えた同一の照合番号
で表される同一の又は類似の部材は、再度゛説明される
ことはない。

この実施例変形では、フラップ目８ａ内に形成される穴
１１８ｂは横方向に開いていない円筒形の穴である。従
って、形状記憶材料で作られた管スリーブ１２０の加熱
抵抗体＋２８による加熱後の伸張が、付属物１１ｇを解
除することが必要である。そのためにこの場合には、こ
の伸張がねじ１２２を切断すへきで、例えばスリーブ１
２Ｇの内側に位置する部分内にくびれ１２２ｄを機械加
工することによって形成されるような強度の劣った区域
を、ねじ１２２が有する。

更に第４図に示されるように、加熱の結果として生じる
前記スリーブ１２０の伸張は、くびれ１２２ｄにおける
ねじ１２２の切断を引き起し、従って付属物ｌｌ８の解
除を引き起す。

もちろん本発明は、その一例として前述された前記実施
例にだけ限定されず、その変形の全てに及ぶ。特に、例
えばスイベル機構のような様々な構造を持つ保持機構に
適合するために、形状記憶材料で作られた解除部材が、
前述の管スリーブとは非常に異なった形状をとってもよ
いということが理解されるだろう。例えば前記スイベル
機構の場合には、その解除部材は、発射時には前記スイ
ベルを結合位置に固定し且つ形状記憶材料の結晶相の変
化の結果としてその形状が変化することによって前記ス
イベルを自動的に解放するフックの形状をとることが可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一時的結合装置の縦断面図、第２
Ａ図は第１図及び第２図に示される装置を３つ使用して
固定される人工衛星延長物の解除を示す概略図、第２Ｂ
図は解除手段の動作を示す第上図の装置の拡大図、並び
に、第３図及び第４図は第上図及び第２図の一時的結合
装置の１つの変形をその結合位置と及び解除位置との各
々において示す縦断面図である。 １０・・・・・・人工衛星本体、　ｌ２・・・・・・脚
、　１６・・・・・・一時的結合装置、　ｌｆｔ．　＋
１８・・・・・・人工衛星付属物、２０・・・・・・解
除部材、　２２．１２２・・・・・・ねじ、２２ａ・・
・・・・ねじ付き部端部、　　２２ｂ・・・・・・ねじ
頭、２３・・・・・・タップ穴、　２４・・・・・・座
金、　２６・・・・・・管プレース、２８．１２８・・
・・・・発熱エレメント、１２０・・・・・・スリーブ
、１２２ｄ・・・・・・くびれ。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）幾つかの要素を一時的に相互に結合する装置であ
   って、前記要素間に機械的な保持の緊張力を加えるのに
   適した保持機構と、その動作が前記機械的緊張力を制圧
   し且つ前記要素間の相対運動を可能にする確実な遊びを
   創出する解除手段とを含み、更に前記解除手段が形状記
   憶材料で作られた解除部材を含み且つ前記保持機構と連
   係して働くことを特徴とする装置。
2. （２）更に前記解除手段が前記解除部材に近接して配置
   される加熱手段を含むことを特徴とする請求項１に記載
   の装置。
3. （３）前記保持機構が、前記機械的緊張力が前記要素間
   に加えられるような長さを通常は有する結合ロッドを含
   み、また前記解除部材が、前記解除部材の温度が前記形
   状記憶材料の相変化温度を越える時に前記結合ロッドの
   予定伸張を引き起すように配置されていることを特徴と
   する請求項１に記載の装置。
4. （４）前記解除部材が、前記結合ロッドを囲む管プレー
   スの形状を有し且つ前記要素の第１の要素上に形成され
   た支持表面と前記結合ロッドの第１の端部に形成された
   支持表面との間に挿入されていることを特徴とする請求
   項３に記載の装置。
5. （５）前記結合ロッドが、前記第１要素の中にねじ込ま
   れた第２ねじ付き端部から成り、且つ第２要素の突出部
   分を貫通するものであり、それで通常は、前記結合ロッ
   ドの第１の端部に形成された支持表面と前記第１要素上
   に形成された別の支持表面との間に前記の突出部分を前
   記機械的緊張力によって押し付けることを特徴とする請
   求項４に記載の装置。
6. （６）前記第２要素の突出部分が前記結合ロッド上で軸
   方向にずらされており、前記解除部材の周囲に配置され
   る管プレースが、前記突出部分と前記結合ロッドの第１
   端部上に形成される支持表面との間に挿入されているこ
   とを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. （７）前記結合ロッドが、そのロッドの予定伸張の間に
   切断されるのに適した、強度の劣る１つの区域を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
8. （８）前記要素が人工衛星本体と前記人工衛星が軌道上
   に乗せられた後に解除されなければならない付属物とを
   含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. （９）要素の間に機械的保持の緊張力を加える保持機構
   によって互いに結合された前記要素を解除するための方
   法であって、前記方法が、形状記憶材料れで作られた解
   除部材を前記材料の相変化温度を越える温度にまで加熱
   することから成り、前記機械的緊張力を制圧し且つ前記
   要素間の相対運動を可能にする確実な遊びを創出するよ
   うに、前記解除部材が前記保持機構と連係して働くこと
   を特徴とする方法。
10. （１０）前記解除部材が太陽エネルギーによって加熱さ
    れることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. （１１）前記解除部材が前記解除部材に近接して配置さ
    れた加熱装置によって加熱されることを特徴とする請求
    項９に記載の方法。