JPH04197897A - 宇宙用展開構造物 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えば、宇宙航行体に搭載されるアンテナ
の支持構造、プラットフォーム等の支持構造に好適する
宇宙用展開構造物に関する。

（従来の技術） 一般に、宇宙空間に構築して各種の支持構造体として用
いられる構造物においては、予め地上で折畳んで宇宙航
行体に搭載し、宇宙空間まで輸送した後、宇宙空間で立
方体状に展開させることにより構築することか考えられ
ている。このような展開構造物としては、特開昭６２−
２５６３４号公報等に記載される連結棒を立方体状に結
合した立体トラスを組合わせたものがある。

ところが、上記展開構造物では、その折畳み展開を行う
立体トラスの節点における対角線上に架設した伸縮部材
にモータを配設し、このモータの駆動力を利用して立体
トラスの展開位置を制御することにより、所望の形状に
展開しなければならないために、宇宙開発の分野におい
て、重大な課題である軽量化や、省電力化の点て満足の
いくものでなかった。

そこで、このような展開構造物を特に、宇宙用として好
適するように改良することか要請されている。

（発明か解決しようとする課題） 以上述べたように、従来の展開構造物では、重量や電力
消費の点て、宇宙用として用いるのに満足のいくもので
なかった。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、構成簡
易にして、軽量化の促進を図り得、且つ、省電力化の促
進を図り得るようにした宇宙用展開構造物を提供するこ
とを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は複数の連結棒を立方体状に組合わせて各節点
を回動自在に結合した折り畳み展開な複数の立体トラス
を組合わせた宇宙用展開構造物においで、前記立体トラ
スの結合部で構成する対角線上の結合部間に架設されて
端部が結合部に回動自在に結合され、前記立体トラスを
収縮状態で展開させ、伸長状態で折畳む複数の伸縮部材
と、この伸縮部材を収縮する方向に付勢して前記立体ト
ラスを展開させる付勢手段と、前記立体トラスを前記収
縮部材の伸長位置で前記付勢手段の付勢力に抗して折畳
み保持する保持手段と、前記立体トラスの各節点に設け
られ、前記保持手段の解放に連動して前記付勢手段の付
勢力により作動されて、前記立体トラスの連結棒を同期
して回動させて展開させる歯車同期機構とを備えて構成
したものである。

（作用） 上記構成によれば、立体トラスは、その伸縮部材を収縮
する付勢力が歯車同期機構で各連結棒に伝達され、折畳
み状態より展開されることにより、組合わせられた複数
個が同期して展開される。

従って、展開駆動源として、付勢手段の付勢力たけで複
数の立体トラスの安定した展開動作が実現され、軽量化
の促進と共に、省電力化の促進が図れる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例について、図面を参照して詳
細に説明する。

先ず、この発明の一実施例に係る宇宙用展開構造物を説
明するに先立ち、この発明の適用されて立方体状の立体
トラスを組合わせた展開構造物の概念について説明する
。すなわち、この展開構造物は第５図に示すように、略
中心に第１の立体トラスが１個配置される。そして、こ
の第１の立体トラス１０の周囲の４平面にはそれぞれ例
えば、２個の第２の立体トラス１１が略十字形状に配列
され、これら第２の立体トラス１１で形成される４ブロ
ツクの各先端部間にはそれぞれ例えば、３個の第３の立
体トラス１２が略り字形状に連設させて配列される。こ
れら第１乃至第３の立体トラス１０〜１２は互いに対向
する面が共用されて連設され、例えば宇宙飛行体に搭載
されるアンテナの支持構造体として使用される。これら
第１乃至第３の立体トラス１０〜１２は第６図に示すよ
うに、−船釣に直交座標系の接点を（ｉ、ｊ、ｋ）で表
す場合、−辺の長さＡを定数とすると、（Ａｉ、Ａｊ、
Ｏ）となり、例えばＡを１０ｃｍとシテ、１−ｊ＝に−
１とすると、（１０，０゜１０．０，１０．０）という
座標値の点となるもので、接点（ｉ、　　ｊ＋１．１）
、（ｉ、ｊ、１）、（ｉ、　　ｊ＋１．０）、（ｉ＋１
．　ｊ、　ｏ）、（ｉ、ｊ＋１．１）、（ｉ＋１．ｊ＋
１．０）、（ｉ、　ｊ＋１．１）、（ｉ　＋１．　ｊ　
＋１．１）を有する立方体で表示される。このうち第１
の立体トラス１０は、第７図に示すように、それぞれ１
０本の連結棒１３が立方体状に組合わされて各接点（ｉ
、ｊ十Ｌ　　１）、（ｉ、ｊ、１）、（ｉ、ｊ＋１．０
）、（ｉ＋１．ｊ、０）、（ｉ、ｊ＋１．１）、（ｉ＋
１．ｊ＋１．Ｏ）、（ｉ、　ｊ＋１．１）、（ｉ＋１．
　ｊ＋１．１）が支持部材１４．１５（第８図（ａ）（
ｂ）参照）を介して回動自在に連結されており、その上
下面となる相対向する２平面の対角線上の接点（ｉ、ｊ
、１）と（ｉ＋１．ｉ＋１．コ）及び（ｌ＋１、ｊ、０
）と（ｉ、ｊ＋１．０）間には、折曲自在な折曲部材１
６が配置されて上記支持部材１４（第８図（ａ）参照）
を介して回動自在に連結される。そして、この第１の立
体トラス］０の周囲の４平面の対角線上の接点（ｉ、ｊ
、１）と（ｉ−１−ｊ、　ｊ、　Ｏ）、（ｉ＋１．　ｊ
、　Ｏ）と（ｉ＋ｘ、ｊ＋１．１）、（ｉ＋１．ｊ＋１
．１）と（ｉ、ｊ＋１．０）及び（ｉ、ｊ＋１．０）と
（ｉ、ｊ、１）間には伸縮自在な伸縮部材１７か配置さ
れて支持部材１４（第８図（ａ）参照）を介して回動自
在に連結される。

また、上記第２の立体トラス１］は第９図に示すように
、それぞれ１０本の連結棒１３か立方体状に組合わされ
て各接点（ｉ、ｊ＋１．１）、（ｉ、ｊ、１）、（ｉ、
ｊ＋１．０）、（ｉ＋ｌ、ｊ、０）、（ｉ、ｊ＋１．１
）、（ｉ＋Ｉ、ｊ＋１．０）、（ｉ、ｊ＋１．１）、（
ｉ＋１．　　）＋１，１）が支持部材１４．１５゜１８
を介して回動自在に連結されており、その上下面となる
相対向する２平面の対角線上の上記接点（ｉ、ｊ、］、
）と（ｉ＋１．ｊ＋１．　コ）及び（ｉ　＋　１　、　
　ｊ　、　　０　）と（ｉ、ｊ＋１．０）間には折曲自
在ｔ；折曲部材１６が配置されて支持部材１．４．１８
を介して回動自在に連結される。

そして、この第２の立体トラス１］の周囲の３平面の対
角線上の接点（ｉ、ｊ、１）と（ｉ＋１．　ｊ、　０）
、（ｉ＋−１，ｊ、　０）と（ｉ　＋１．ｊ　＋１．１
）及び（ｉ＋１．ｊ＋１’。

１）と（ｉ、ｊ＋１．０）間には伸縮自在な伸長部材１
７か配置されて上記支持部材１４．１８を介して回動自
在に連結される。

そして、上記第３の立体トラス１２は、第１０図に示す
ように、それぞれ１０本の連結棒１３か立方体状に組合
わされて各接点（ｉ、ｊ＋１．１）、（ｉ、ｊ、１）、
（ｉ、ｊ＋ｌ、０）、（ｉ＋１．ｊ、０）、（ｉ、　　
ｊ＋１．１）、（ｉ＋１．ｊ＋１．Ｏ）、ｔ’ｉ、ｊ＋
１，１）、（ｉ＋１．ｊ＋１．１）が支持部材１５．１
９を介して回動自在に連結されており、その立方体の１
箇所の対角線上の接点（ｉ、　　）、１）と（ｉ＋１．
ｊ＋１．０）間には伸縮自在な伸縮部材１７が配置され
て上記支持部材］９を介して回動自在に連結される。

また、上記第１乃至第３の立体トラス］０〜１２の各伸
縮部材１７には、例えば一体的に伸縮駆動用のアクチュ
エータ２０かそれぞれ配設されており、図示しない制御
部からのコマンド信号に応動してアクチュエータ２０が
駆動制御されると、選択的に伸縮駆動制御される。これ
により、第１乃至第３の立体トラス１０〜１２はそれぞ
れの伸縮部材１７のアクチュエータ２０か駆動制御され
ると、その折り畳み状態から展開状態（展開状態から折
畳み状態）に駆動制御される。

上記構成において、第１乃至第３の立体トラス１０〜１
２は上述したように平面状に組合わせ配置されて所望の
幾何学形状の構造物が形成され（第５図参照）、その各
伸縮部材１７のアクチュエータ２０か駆動制御されて、
該伸縮部材１７が伸長制御されると、第１１図（ａ）〜
（ｃ）に示す如く展開状態から折畳み状態（折畳み状態
から展開状態）に駆動制御される。

次に、この発明の一実施例に係る宇宙用展開構造物につ
いて、第１図乃至第４図を参照して詳細に説明する。こ
の発明の特徴は前記第１乃至第３の立体トラス１０〜１
２の連結棒１３の各結合箇所に歯車同期機構１００を設
けると共に、その各伸縮部材１７に展開駆動用のばね機
構１１０を内蔵し、このばね機構１１０のばね力を歯車
同期機構１００を介して連結棒１３に伝達して折畳み位
置より立方体状に展開位置に展開するように構成した点
にある。なお、ここでは、前記第５図乃至第１１図にお
いて、同一部分については、同一符号を付して、その説
明については省略する。

すなわち、第１図は前記第１の立体トラス１０と略同様
のトラス構造を有した立体ｌ・ラス１０ａを示すもので
、この立体トラス１０ａは前述したように１２本の連結
棒１３が立方体形状に刊合わされ、その上下４箇所（計
８箇所）の結合箇所にそれぞれ歯車同期機構１００か設
けられて、二の歯車同期機構１００を介して連結棒１３
か同期して折畳み位置より展開される。そして、立体ト
ラス１０ａには、その上下面の対角線上に折曲部材］６
か仮設されて端部か節点に回動自在に結合され、その周
壁面にはそれぞれ展開駆動用の伸縮部材１７か仮設され
て、その端部か節点に回動自在に結合される（第２図参
照）。これら伸縮部材１７には第３図に示すように、そ
れぞれ展開駆動用のばね機構１１０か、そのばね力を収
縮方向に付与するように内臓される。このばね機構１１
０は、そのばね力に抗した伸長状態で、伸縮部材１７を
伸長して連結棒１３を折畳み収容し、そのばね力により
伸縮部材１７を収縮させる。これにより、ばね機構１１
０は、その伸長状態において、立体トラス１０ａの連結
棒１３を折畳み、この折畳み状態において、立体トラス
１０ａか図示しない保持機構により保持され、例えば宇
宙空間まで移送される。そして、このばね機構１１０は
上記保持機構（図示せず）の保持か解除されると、その
ばね力により、詳細を後述する同期機構１００を介して
連結棒１３を同期するように回動付勢して立体トラス１
０ａを立方体状に展開させる。

上記歯車同期機構１００は、例えば第４図に示すように
立方体を形成する４本の連結棒１３の両端部にラック１
．０１か形成され、このラック１０］に対して略直角状
に結合される連結棒］３には同期歯車１０２か形成され
る（図中では、図の都合上、連結棒の一端側のみを図示
）。この同期歯車］００はラック１０１の設けられた連
結棒１３に支持部材１０Ｂを介して回動自在に支持され
る。これにより、歯車同期機構１００は伸縮部材１７が
ばね機構１１０を介して収縮されると、このばね力によ
りラック１０１の形成された連結棒１３を軸方向に移動
させ、その移動力により同期歯車１０２を介して連結棒
１３を結合部口りに同期して回動させて立体トラス１０
　ａを立方体状に展開する。

そして、このようにトラス結合された立体トラス１０ａ
は前記第２及び第３の立体トラス１１゜１２と略同様の
トラス構造を有した他の立体トラスと組合わされて、所
望の幾何学形状の構造物が形成される。なお、これら前
記第２及び第３の立体トラス１１，１２と略同様のトラ
ス構造を有する他の立体トラスについては、第１図で説
明した立体トラス１．　Ｏａを構成する伸縮部材］７、
ばね機構１１０及び歯車同期機構１００を用いて前記第
２及び第２の立体トラス１１，１２と略同様のトラス構
造に結合され、立体トラス１０ａと略同様に展開制御さ
れることで、その詳細な説明については、省略する。

このように、上記宇宙用展開構造物は、立体トラス１０
ａの結合部で構成する対角線上の結合部間に複数の伸縮
部材１７を架設して、その端部を結合部に回動自在に結
合し、この伸縮部材１７に収縮する方向にばね力を付与
するばね機構１１０を内臓すると共に、立体トラス１０
ａの節点に連結棒１３を同期して回動させて展開させる
歯車同期機構１００を設けて構成したことにより、その
ばね機構１１０のばね力により伸縮部材１７が収縮して
、その収縮力により歯車同期機機構１００か作動され、
各連結棒１３か同期して回動されて、立体トラス１０ａ
か折畳み状態より展開される。

これによれば、組合わせられた複数の立体トラス１０ａ
かばね機構１１０のばね力により同期して展開され、展
開駆動源として、従来のようなアクチュエータを用いる
ことなく、安定した展開動作か実現されるため、宇宙用
として好適する程度までの軽量化の促進と共に、省電力
化の促進が容易に実現できる。

なお、上記実施例では、展開状態で平面状のトラス構造
に形成した場合で説明したか、この幾何学的形状に限る
ことなく、例えば伸縮部材の伸縮制御により、各種の曲
面形状に形成することが可能である。

また、上記実施例では、アンテナを構成した場合で説明
したか、これに限ることなく、宇宙空間に構築する宇宙
ステーション等の各種構造物に適用可能である。

よって、この発明は上記実施例に限ることなく、その他
、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施
し得ることは勿論のことである。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明によれば、構成簡易にし
て、軽量化の促進を図り得、且つ、省電力化の促進を図
り得るようにした宇宙用展開構造物を提供することてき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る宇宙用展開構造物に
用いられる立体トラスを取出して示す図、第２図は第１
図の一部を取出して示す図、第３図及び第４図は第２図
のばね機構及び歯車同期機構を取り出して示す図、第５
図乃至第１１図はこの発明の適用される立方体状の立体
トラスを組合わせ配置してなる展開構造物の概略を説明
するために示した図である。 １０〜１２・第１乃至第３の立体トラス、１３・連結部
材、１４，１５，１８．１９・・支持部材、１６・・・
折曲部材、１７・・伸縮部材、］、　Ｏａ・・・立体ト
ラス、１００・・歯車同期機構、１０１・・ラック、１
０２・・・同期歯車、１０３・・・支持部材、１１０・
ばね機構。 出願人代理人　弁理士　鈴旺武彦 第１図 第２図 （ａ） １１゜ （ｂ） 第３図 第４図 （ａ） 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　複数の連結棒を立方体状に組合わせて各結合部を回動
   自在に結合した折り畳み展開な複数の立体トラスを組合
   わせた宇宙用展開構造物において、前記立体トラスの結
   合部で構成する対角線上の結合部間に架設されて端部が
   結合部に回動自在に結合され、前記立体トラスを収縮状
   態で展開させ、伸長状態で折畳む複数の伸縮部材と、 この伸縮部材を収縮する方向に付勢して前記立体トラス
   を展開させる付勢手段と、 前記立体トラスを前記収縮部材の伸長位置で前記付勢手
   段の付勢力に抗して折畳み保持する保持手段と、 前記立体トラスの各結合部に設けられ、前記保持手段の
   解放に連動して前記付勢手段の付勢力により作動されて
   、前記立体トラスの連結棒を同期して回動させて展開さ
   せる歯車同期機構とを具備したことを特徴とする宇宙用
   展開構造物。