JPH0930499A - ハイブリッドソーラパネルアレイ - Google Patents

ハイブリッドソーラパネルアレイ

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JPH0930499A
JPH0930499A JP8190191A JP19019196A JPH0930499A JP H0930499 A JPH0930499 A JP H0930499A JP 8190191 A JP8190191 A JP 8190191A JP 19019196 A JP19019196 A JP 19019196A JP H0930499 A JPH0930499 A JP H0930499A
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JP
Japan
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solar panel
rigid
panel
yoke
rigid solar
Prior art date
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Pending
Application number
JP8190191A
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English (en)
Inventor
Varouj G Baghdasarian
ジー． バクーダサリアン バラウイ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maxar Space LLC
Original Assignee
Space Systems Loral LLC
Loral Space Systems Inc
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Publication date
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Application filed by Space Systems Loral LLC, Loral Space Systems Inc filed Critical Space Systems Loral LLC
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Pending legal-status Critical Current

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    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
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    • B64G1/443—Photovoltaic cell arrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 将来の通信衛星で必要な１０ないし２０ＫＷ
の中間領域の電力で有効な、低コストで軽量かつ強度の
あるソーラパネルアレイを提供する。 【解決手段】 ハイブリッドソーラパネルアレイは、人
工衛星の側壁３４上に取り付けられて、側壁に近接した
収納位置と側壁から離れて伸長した展開位置との間で移
動する。かかるアレイは、側壁に枢動自在に取り付けら
れたヨーク２２と、第１及び第２剛体パネル４４，５６
とを含んでおり、第１パネル４４はヨークに枢動自在に
取り付けられ、第１及び第２パネルはお互いにヒンジ結
合されている。複数の半剛体ソーラパネル８２，８４，
９０，９２，９８が第１及び第２パネルに枢動自在に取
り付けられている。駆動機構が作動してソーラパネルア
レイを収納位置から展開位置へ移動せしめる。剛体パネ
ルは同期して作動し、半剛体あるいは可撓性ソーラパネ
ルは逐次に作動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概して通信衛星、
宇宙ステーション、及び一次電源としてソーラパネルア
レイを用いるようなものに関し、特に、半剛体ソーラパ
ネル又は可撓性ソーラパネルと剛体ソーラパネルとの組
み合せを採用したハイブリッドソーラパネルアレイに関
する。
【０００２】
【従来の技術】通信衛星及び宇宙に配備された宇宙船用
の一次電源は、光起電性ソーラセルの種類を用いたソー
ラアレイによって提供される。かかるアレイは、一般
に、打ち上げの際は人工衛星内に収納され、打ち上げロ
ケットから分離された後あるいはそれらが最終軌道に達
した際に展開せしめられる。
【０００３】ソーラアレイは、個々の人工衛星特有の構
造的及び電気的要求に適合するように設計される。アレ
イの寸法を決定する電力の要件の他に、アレイにとって
構造上要求されるものの１つは、その最小展開振動数
と、打ち上げ及び軌道移行に耐える強度である。かかる
展開振動数及び強度は、構造をなす材料、寸法、及び質
量の関数となる。一般に、アレイが重くなればなるほ
ど、振動数は低くなり、宇宙船（スペースクラフト）が
運動する際の外乱荷重は大きくなる。強力な人工衛星に
は大きいアレイが要求され、又、大きいアレイは重くな
り又剛性が低下し、さらに、打ち上げの際に収容するた
めのより大きい容積が必要となる。
【０００４】ソーラセルの効率及びソーラアレイを構成
する構造材料についての絶え間ない改良が成され、それ
によりより大きくてかつより効率の良いソーラアレイの
製造が可能となった。しかしながら、各々のアレイは特
定の適用に合うように、又特定の要件に適合するように
設計される。数多くの異なるタイプのセル及びソーラア
レイ構造が存在し、その各々は形状、寸法、展開手法、
及び性能特性が異なっている。一般に、（多くの通信衛
星に用いられる）ソーラアレイの構造は、図１（ａ）に
示されるようにヨークとお互いがヒンジ結合された数枚
の剛体パネルとから成っているのに対して、（宇宙ステ
ーションのような宇宙計画にて使用される）大きいアレ
イ構造は、図２（ａ）に示されるように伸長可能な剛体
棒材によって２つの剛体ビーム間に張られた大きい可撓
性ブランケットから構成されている。これら各々のタイ
プには、利点と制約がある。剛体（リジッド）アレイ
は、剛性がありかつ軽く又（５ないし８ＫＷより小さ
い）定電力が要求されるものにとってコスト上有効であ
るのに対し、可撓性のブランケットアレイは、剛性が低
くかつ重く又（２０ＫＷより高い）高電力が要求される
ものにとってコスト上有効である。
【０００５】さらに、剛体パネルは打ち上げ荷重に耐え
るように設計されなければならず、又、一般に折り畳ま
れたアレイを収容するのにそれより大きい空間が要求さ
れる。一部の人工衛星では、遷移軌道（トランスファ軌
道）段階でアレイからの部分電力を必要とし、この段階
ではアレイが完全に展開あるいは部分的に展開すること
とが必要となる。剛体アレイはトランスファ軌道におい
て部分的に展開されてもよく、一方ブランケットアレイ
は一般にそれらの操作軌道（オペレーショナル軌道）に
おいて完全に展開されるように設計される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】剛体アレイも可撓性ア
レイもお互いに容易に代用され得るものではなく、又、
（将来の通信衛星で必要な１０ないし２０ＫＷの）中間
領域のコスト上効果的な電力を提供するものでもないこ
とから、トランスファ軌道において部分的に展開させる
ことができ、軽量で剛性があり、さらに１０ないし２０
ＫＷの範囲でコスト上効果的な電力を提供することので
きるアレイが必要とされている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記従来技術の問題点に
鑑みて、本願発明が達成され、そして実施された。本願
発明によれば、ハイブリッドソーラパネルアレイは、人
工衛星の側壁に近接した収納位置と人工衛星の側壁から
離れて伸長した展開位置との間で移動するように、人工
衛星の側壁上に取り付けられている。
【０００８】かかるアレイは、人工衛星の側壁上に枢動
自在に取り付けられたヨークと、第１及び第２リジッド
（剛体）ソーラパネルとから成り、第１パネルはヨーク
に対して枢動自在に取り付けられ、第１パネルと第２パ
ネルとはお互いにヒンジ結合されている。１つの実施例
として、複数の半剛体ソーラパネルが第１及び第２剛体
ソーラパネルに対して枢動自在に取り付けられている。
他の実施例として、可撓性ソーラパネルが剛体ソーラパ
ネルに取り付けられている。駆動機構は、人工衛星の側
壁に近接した収納位置からその側壁より離れて伸長した
展開位置までアレイを移動せしめるように操縦可能とな
っている。剛体パネルは同期作動によりそのように移動
せしめられ、半剛体及び可撓性のソーラパネルは連続逐
次作動によりそのように移動せしめられる。
【０００９】一部的に展開すること及び剛性を備えるこ
との要件を満たすために、部分的に展開した状態にある
アレイの構造は堅くなければならない。操作上の電力の
要求を満たすべく、アレイの寸法は大きくなければなら
ない。アレイは、軌道上において自らの位置を保持する
ために剛性を有しなければならないが、外乱荷重に耐え
るにはそれ程の強さを必要としない。それ故、部分的に
展開した形状において要求される剛性及び強さを満たす
ように最小の寸法で剛性のある構造を備え、最終軌道及
び操作上の使用において最大の寸法で可撓性あるいは剛
性の劣る構造を備えるように、アレイの設計がなされる
ことが提案される。
【００１０】提案されたアレイは、ヨークと、２つの１
次パネルすなわち剛体パネルと、数個の２次半剛体軽量
パネルあるいは軽量剛体部材間に張られた可撓性ブラン
ケットとを含んでいる。半剛体パネルあるいは可撓性ブ
ランケットは、打ち上げ荷重に耐えるようには設計され
ていないので、それらは打ち上げ及びトランスファ軌道
段階での荷重から保護されなければならない。本発明に
よれば、かかる保護手段は、最終軌道、ここでは強度の
要求はもっと少なくなるが、この最終軌道において完全
に展開するまで２つの１次パネルによりもたらされる。
【００１１】提案されるアレイにおいて考えられる１つ
の構造としては、図３及び図４にそれぞれ展開した状態
と収納した状態で示された７枚のパネルからなるもので
ある。展開ヨークと２つの１次パネルとは相互にヒンジ
結合されており、それらは、２つの１次パネルの間に２
次パネルが挾まれ収納された状態で、一時的なものとし
て部分的に展開できるようになっている。そこで、人工
衛星がその最終軌道の位置に達すると、２次パネルは次
々に展開して完全な展開形状となるようになっている。
【００１２】数個の異なる締め付け及び解放装置が、人
工衛星の側壁に対してアレイを収納し又１次パネル内に
２次パネルを挾み込むために用いられる。（しかしなが
ら、これらの手法は、従来から存在するものであり、本
発明の範中に含まれるものではない。）可撓性ブランケ
ットの場合の２次パネルの展開としては、用いられるセ
ルの形状と種類に応じて異なるものであってもよい。
【００１３】本発明に係るアレイの利点及び特徴は、以
下の如く述べられる。 （ａ） 現存する従来の剛体パネルアレイは、容易に本
発明のアレイと取り替えることができ、それによって、
その有効なセル面積が大きくなるが故により高い電力を
人工衛星に提供することができる。 （ｂ） 適当な電力が、トランスファ軌道段階において
供給される。
【００１４】（ｃ） ２次パネルは、メインパネルほど
に剛性及び強度を要求されず、質量及びコストの低減に
なる。 （ｄ） 部分的に展開した形態は、人工衛星にその重心
が近接しているため容易にトランスファ軌道荷重に耐え
ることができる。 （ｅ） 完全に展開したアレイは、その重心が人工衛星
に近接しているため最小展開振動数の要件を容易に満た
すことができる。
【００１５】（ｆ） ２次パネルには逐次的な展開が要
求されるが、その展開調整のために複雑で感度の高い閉
じたケーブルループを必要とせず、その設計及び統合を
簡略化する。 （ｇ） 展開を拘束する装置が必要とされない。 （ｈ） ハードウェア財産、すなわち飛行経験及び実績
のある現存の金物部品等のハードウェアは、（ヒンジ、
パネル取り付け具、閉め付け具等を含む）多数の部品と
して利用できる。
【００１６】（ｉ） 本発明野システムでは、従来の長
い閉じたケーブルループ（閉じたケーブル環）システム
及びそれに付随する展開拘束装置が不要となることで、
軽量化及び低コスト化が図れる。 （ｊ） 本発明のシステムは、既存の打ち上げロケット
の本体内に適合する。また、ここで開示した新規に提案
された拘束装置は、 (a) 単純で、信頼性があり、非常に安価である。
【００１７】(b) 追加的なハードウェアを殆ど必要とせ
ず、既存のアレイに採用するのに多くの適合試験を必要
としない。 (c) 多くの剛体パネルソーラアレイで現在使用されてい
るより複雑で高価な展開拘束装置と、容易に取り替える
ことができる。 (d) 実質的にアレイのコストを低減するとができる。
【００１８】本発明に係るその他の特徴、利点、利益等
は、以下の詳細な説明及び関連図面にて明らかになる。
上述の一般的な記載及び以下の詳細な記載は例示的でか
つ説明的であるが何んら本発明を限定するものではない
ことを理解されるべきである。添付図面は本発明の一実
施例を示すものであり、又詳細な説明と共に、総称言語
で本発明の原理を説明するのに役立つものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１（ａ）に示されるように、一
般に、多くの通信衛星２０に用いられている小さいアレ
イ用の構造には、ヨークとお互いにヒンジ結合された数
枚の剛体ソーラパネル２４とが含まれており、一方、図
２（ａ）に示されるように、宇宙ステーションに用いら
れる大きいアレイ２６用の構造は、例えば、伸長可能な
剛体棒材３０によって２つの剛体ビーム間に張られた複
数の大きくて可撓性のブランケットソーラパネル２８か
ら成っている。かかる各々のタイプは、その利点と制約
を有している。剛体アレイは剛性があり一般的に軽く又
（５ないし８ＫＷより低い）低電力においてコスト上有
効であるが、可撓性のブランケットアレイは一般的に剛
性が劣り、重くて、（約２０ＫＷよりも高い）高電力が
要求される場合にコスト上有効である。
【００２０】剛体ソーラパネル２４を用いる図１（ａ）
の従来の構造に関して、図１（ｂ）に示されるように、
ヨーク２２はヨークのヒンジライン３５まわりに回動す
るように、人工衛星の側壁３４に枢動自在に取り付けら
れており、このような回動は、各々のヒンジと一体的に
位置付けられて巻き上げられたスプリングが解き離され
ることにより、与えられる。展開（の速度及び時間）
は、展開拘束モータ３６を選択的に操作することにより
制御される。
【００２１】モータ３６は選択的に作動せしめられて、
その一端部がヨークに固着された展開拘束シャフト３８
を回転させる。同期プーリ４０が人工衛星の側壁に固定
され、又、第１ヒンジ対４２が、第１の剛体ソーラパネ
ル４４を枢動自在に取り付けるべく、第１パネルヒンジ
ライン４６まわりに相互に回転するようヨークに設けら
れている。第１の剛体パネルプーリ４８は第１の剛体ソ
ーラパネルに固定されて、第１のパネルヒンジライン４
６上に中心付けられている。
【００２２】第１の同期ケーブル５０は、側壁上の同期
プーリ４０と第１の剛体パネルプーリ４８とにそれぞれ
取り付けられている。ヨークプーリ５２は、第１の剛体
パネルプーリ４８から離隔せしめられてヨーク２２に取
り付けられ、第１のパネルヒンジライン４６上に中心付
けられている。第２のヒンジ対５４が、第２の剛体ソー
ラパネル５６を枢動自在に取り付けるべく、第２のパネ
ルヒンジライン５８まわりに相互に回転するように第１
の剛体ソーラパネル４４に設けられている。次に、第２
の剛体パネルプーリ６０が第２の剛体ソーラパネル５６
に取り付けられて、第２のパネルヒンジライン５８上に
中心付けられている。第２の同期ケーブル６２が、ヨー
クプーリ５２と第２の剛体パネルプーリ６０とにそれぞ
れ取り付けられている。かかる構成において、各々の軸
に位置する展開用スプリングは、お互いに連結されて、
有効に作用して、ヨーク２２、第１の剛体ソーラパネル
４４及び第２の剛体ソーラパネル５６を展開位置に移動
せしめ、その結果、ヨーク、第１の剛体ソーラパネル及
び第２の剛体ソーラパネルは、相互に同一の平面上で人
工衛星の側壁から横方向に伸長せしめられることにな
る。
【００２３】可撓性のあるいはブランケットのソーラパ
ネル２８を用いた図２（ａ）に示す従来の構造に関し
て、それらが収納状態にある場合は、各々のパネルはそ
の剛体ビーム３２と略平行な軸まわりに巻き上げられて
いる。可撓性のスプリングのような材料７２（図２
（ｂ）参照）の一対のドラム７０は、各々のブランケッ
トソーラパネル２８のために設けられている。かかる可
撓性のスプリングに似た材料７２の自由端部は、可撓性
ブランケットアレイソーラパネル２８の伸長する側の端
部に取り付けられており、収納状態から開放されて、モ
ータが外側に向けて駆動せしめられると、それは平面状
態にブランケットアレイパネルを伸長せしめる。と同時
に、スプリングに似た材料７２は、符号７４で示される
ように管形状にカールすることになる。スプリングに似
た材料７２のかかる管形状７４は、完全に伸長せしめら
れたとき、図２（ａ）にて示されるような剛体の棒材３
０となる。本発明の一実施例を示した図３及び４を参照
するに、ハイブリッドソーラパネルアレイ８０は、人工
衛星の側壁に取り付けられて、人工衛星の側壁に近接し
た収納位置（図４）と人工衛星の側壁から離れて伸長し
た展開位置（図３）との間で移動するようになってい
る。
【００２４】図１（ａ）にて示された部品は、本実施例
に係る全体の部分を示すものである。従って、ソーラパ
ネルアレイ８０は、人工衛星の側壁３４上に枢動自在に
設けられたヨーク２２、ヒンジライン４６に沿って枢動
自在に取り付けられた第１の剛体ソーラパネル４４、及
びヒンジライン５８に沿って枢動自在に第１の剛体ソー
ラパネルに取り付けられた第２の剛体ソーラパネル５６
を含んでいる。図３及び４には示されていないが、アレ
イ８０を展開するための駆動機構は、図１（ｂ）に示さ
れたもの（すなわち、ヒンジと一体となった捩りスプリ
ング）に類似するものである。
【００２５】一対の半剛体ソーラパネル８２，８４が、
それぞれ横方向に伸びるヒンジライン８６，８８に沿っ
て枢動自在に剛体ソーラパネル４４に取り付けられてお
り、又、一対の半剛体ソーラパネル９０，９２が、それ
ぞれ横方向に伸びるヒンジライン８６，８８に沿って枢
動自在に剛体ソーラパネル５６に取り付けられている。
ハイブリッドソーラパネルアレイ８０が展開状態にある
とき、横方向に向かうヒンジライン９４，９６がそれぞ
れパネルヒンジライン８６，８８と一直線になることが
認められる。
【００２６】本発明の目的から察せられるように、各々
の剛体パネルは、ハニカム状コアで約 25.4mm（１イン
チ）から 38.1mm（１．５インチ）の範囲の厚さを有し
ており、又、各々の半剛体パネルは、ハニカム状コアで
約 3.175mm（１／８インチ）から 9.525ｍｍ（３／８イ
ンチ）の範囲の厚さを有している。また、図３において
特に明示されるように、ハイブリッドソーラパネルアレ
イ８０は、第１及び第２パネルヒンジライン４６，５８
に平行でこれらから離隔された第３パネルヒンジライン
100に沿って枢動自在に第２の剛体ソーラパネル５６に
取り付けられた第５の半剛体ソーラパネル９８を含んで
いる。剛体パネルと半剛体パネルとの間の全ての蝶番式
結合のために、ヒンジ 102が用いられ、これは適当な構
造であれば、如何なるものでもよい。
【００２７】図４に示されるように、ソーラパネルアレ
イ８０が収納位置にあるとき、第１及び第２の剛体ソー
ラパネル４４，５６は、それらの間に、整列して重なり
合った半剛体ソーラパネル全てを包み込む。かかる配列
により、打ち上げの間及び展開するまで半剛体パネルが
保護されることになる。アレイ８０が完全に展開するた
めには、剛体パネル用として既に述べられたものに付け
加えて駆動機構（同じくスプリング）が、半剛体パネル
のために設けられる。かかる目的のため、湾曲形の第１
スプリング部材 104（図５）が各々の半剛体ソーラパネ
ルに取り付けられて、他の半剛体パネルが順次に展開し
ないのを防止する。すなわち順次に連続的に展開するよ
うになっている。これらのスプリング 104は、スプリン
グ 104を備えるパネルが隣接するパネルの展開通路の外
側に移動せしめられるまで、隣接パネルを収納位置に保
持する。その後、下に横たわる（隣接）パネルは自由に
展開する。展開するためのトルクは、それ自身のヒンジ
スプリングによりもたらされる。スプリング部材 104
は、特定のパネルのためにヒンジライン８８に近接する
各々の半剛体パネルの縁部に沿って伸長する。
【００２８】アレイ８０の特定部分を考察するに、図５
及び６を参照すると、収納状態（図４）において、パネ
ル８２は直接パネル８４の上に横たわっており、スプリ
ング部材 104はパネル８４とその自由端部 106に近接し
て確実に係合している。続いて、ウィングが解放され、
剛体ソーラパネル用の展開拘束機構の操作により展開が
可能となり、第１及び第２の剛体ソーラパネル４４，５
６が収納位置から展開位置に同時に伸長すると（図３参
照）、半剛体ソーラパネル上のスプリング部材104は、
ついに、他の半剛体パネルの展開経路の外側に移動し、
逐次的に半剛体パネルの展開が可能となる。また、各々
のパネルが展開するためのトルクは、ヒンジスプリング
（保持スプリング部材 104ではない）によってもたらさ
れる。
【００２９】しかしながら、第１のスプリング部材 104
が作動せしめられる前に、第２のスプリング部材 110が
作動することを理解されるべきである。この第２のスプ
リング部材 110は、パネル９８に固着されて、そのヒン
ジライン 100から離れた側のパネル９８の自由端部 112
から突出している。アレイ８０が図４に示された収納位
置にある場合、スプリング部材 110はパネル８２の縁部
114に近接した位置にてパネル８２と係合してこれを押
圧し、パネル８２を閉じた状態に保持し又パネル８４を
横たえる。しかしながら、アレイ８０が図６及び７に示
される逐次的位置を通過して図３に示される伸張あるい
は展開位置に向けて移動すると、図７に示されるよう
に、第２のスプリング部材 110の先端は縁部114に最も
近づき、最終的にその係合から滑脱する。
【００３０】図７に示される状態の後すぐに、スプリン
グ部材 110はパネル８２の縁部 114から離脱して、パネ
ル８２及びパネル８４は、それら各々のヒンジに配置さ
れたスプリングの付勢力によりそれらの展開位置に向け
て揺動することが可能となる。同様にして、その後直ち
に、パネル９８が開くことでパネル９０，９２が自由と
なり、それらのヒンジに一体的に設けられたスプリング
の付勢力によりそれらの展開位置に向けて揺動すること
になる。
【００３１】図８及び９を参照すると、適当なロック機
構 116が、一度至った展開位置において、剛体ソーラパ
ネルと半剛体ソーラパネルとを確実に保持するために設
けられている。図８及び９において、ロック機構 116は
剛体ソーラパネル４４，５６の間において示されている
が、当然に、剛体パネルと半剛体パネルとの間において
それぞれ用いられてもよい。
【００３２】ロック機構 116は、カム部材を含み、この
カム部材はその外表面にくぼみ 120を有すると共にボル
ト 122によってパネル４４上に固着されている。カムフ
ォロワ 124は、取り付けブラケット 126上に枢動自在に
取り付けられており、このブラケット 126はパネル４
４，５６の中間にあるヒンジライン５８に近接するボル
ト 128によってパネル５６上に固着されている。
【００３３】カムフォロワ 124は、ソーラパネルアレイ
８０が展開位置に向けて移動するときカム部材の外部表
面 130と係合するように付勢せしめられており、ソーラ
パネルアレイが展開位置に達したときくぼみ 120との係
合に至る。カムフォロワ 124がくぼみ 120に落ち込む
と、ソーラパネルアレイ８０は展開位置において永久的
に固定される。
【００３４】図１０ないし１２には、他の簡略化された
ヒンジ構造が示されており、これはアレイ８０に採用す
ることも可能である。この例において、可撓性帯片（ス
トラップ） 132は、止め金具 134によりパネル４４に結
合せしめられ得る。ストラップは、適当な材料からなり
又パネル４４，５６が図１０に示される収納状態から図
１１に示される展開状態に移動できるように適当に寸法
付けられている。図１２に示されるように長手方向に亘
って可撓性ストラップ 132が弓状に湾曲せしめられるこ
とは、この点に関して助けとなり得る。図８及び９にお
いて、ロック機構 116はヨーク２２と剛体ソーラパネル
４４，５６との間に示されているが、これは勿論剛体パ
ネルと半剛体パネルとの間にそれぞれ用いられることが
できる。
【００３５】本発明の他の実施例、特に剛体ソーラパネ
ル４４，５６及びヨーク２２の展開を拘束するための改
良された機構を示した図１３，１４及び１５を参照する
に、この改良された展開拘束機構は、改良された人工衛
星の側壁 140の内側表面上に固定されたステップリリー
スモータ 136を含んでいる。リリースシャフト 142が人
工衛星の側壁から突出して、リリースモータにより回転
させられるように取り付けられている。リリースシャフ
ト 142と一体となったボス部材 144は、円筒状の外周表
面と、リリースモータ 136から離隔した横端部表面 146
とを有している。ヨークヒンジ 148がボス部材の端面 1
46上に取り付けられており、人工衛星の側壁 140に対し
てヨーク 150が枢動自在に取り付けられている。
【００３６】捩りスプリング 152の形を成した弾性部材
が、収納位置（図１３及び１４）から展開位置（図１
５）に向けてヨーク 150を適当に付勢している。一端が
開放したオープンエンドプーリ 154が、人工衛星の側壁
140上でボス部材 144から半径方向に離れた位置に回動
自在に取り付けられている。展開拘束ケーブル 156が、
その一端部にてボス部材 144の円筒表面に固定され、そ
の他端部にてヨークヒンジ 148から離れた位置でヨーク
150に固定されている。初めに、拘束ケーブルはオープ
ンエンドプーリ 154のまわりに部分的に巻回されて、ヨ
ークを収納位置に拘束する（図１３及び１４）。しかし
ながら、リリースモータ 136によってリリースシャフト
142のステップ回転がなされると、拘束ケーブルは徐々
にヨークを解放して展開せしめ、最終的に横方向にスラ
イドしてオープンエンドプーリ 154から外れて、スプリ
ング152がヨーク 150を展開位置に向けて移動せしめる
ことが可能となる。
【００３７】改良されたハイブリッドソーラパネルアレ
イ 160を示した図１６及び１７を参照すると、アレイ８
０について既に示されているように、アレイ 160は、人
工衛星の側壁に近接した収納位置と人工衛星の側壁から
離れて伸長した展開位置との間を移動するように、人工
衛星の側壁上に取り付けられている。かかるソーラパネ
ルアレイ 160は、図１６にその展開位置が示されてい
る。
【００３８】本実施例において、ヨーク２２に類似した
ヨーク 162が、ヨークヒンジライン164まわりに回転す
るように人工衛星の側壁（不図示）上に枢動自在に取り
付けられている。第１の矩形剛体ソーラパネル 166（パ
ネル４４に類似している）は、第１及び第２の対向側部
エッジ 167,168と第１及び第２の対向横行エッジ 170,1
72とを有しており、第１のパネルヒンジライン 174まわ
りに回転するようにヨークに対して枢動自在に取り付け
られている。
【００３９】第２の矩形剛体ソーラパネル 176は、第１
及び第２の対向側部エッジ 178，180 と第１及び第２の
対向横行エッジ 182,184とを有している。第２の剛体ソ
ーラパネル 176は、第１の剛体ソーラパネル166に枢動
自在に取り付けられており、第１及び第２ソーラパネル
各々の相隣接する第２及び第１横行エッジ182,172の位
置において第２のパネルヒンジラインまわりに回転する
ようになっている。
【００４０】可撓性ソーラパネル 186が、第１及び第２
の剛体ソーラパネル 166,176にそれぞれ取り付けられて
いる。この可撓性ソーラパネル 186は、第１の側部エッ
ジ 167,178に取り付けられた第１部分 188と、第２の側
部エッジ 168,180に取り付けられた第２部分 190と、第
２の剛性ソーラパネル 176の第２の横行エッジ 184に取
り付けられた第３部分 192とを含んでいる。
【００４１】可撓性ソーラパネル 186は、図２（ａ）に
既に示されたような構造を有している。既に述べられた
タイプの如き適当な駆動機構が、収納位置と展開位置と
の間でハイブリッドソーラパネルアレイ 160を移動せし
めるために設けられている。この駆動機構には、第１及
び第２の剛体ソーラパネル 166,176を収納位置から展開
位置へ同期作動により伸長せしめるための第１駆動機構
と、可撓性ソーラパネルの第１，第２，及び第３部分
を、図１７（ａ）〜１７（ｆ）に連続的に示されている
ように逐次作動により、それらの収納位置から展開位置
へ伸長せしめるための複数の第２駆動機構とが含まれて
いる。
【００４２】本発明の好適な実施例を詳細に述べたが、
上述内容及び特許請求の範囲に規定された発明の範囲か
ら逸脱することなく、当業者が上述実施例に対して種々
の変更を行え得ることを理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（ａ）は剛体ソーラパネルを用いた従来
の人工衛星の斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に
示された従来の人工衛星の一部をより詳細に示した斜視
図である。
【図２】 図２（ａ）は可撓性ソーラパネルを用いた従
来の人工衛星の斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）
に示された従来の人工衛星の一部を示した斜視図であ
る。
【図３】 本発明の実施例に係るハイブリッドソーラパ
ネルアレイが完全に展開した状態を示す斜視図である。
【図４】 本発明の実施例に係るハイブリッドソーラパ
ネルアレイが収納された状態を示す側部立面図である。
【図５】 本発明の決定的な構造を示すべく図３及び図
４に示された部分の詳細断面図である。
【図６】 本発明のハイブリッドソーラパネルアレイが
展開する際のその展開途中にある状態を示す図７中の線
６−６における断面図である。
【図７】 本発明のハイブリッドソーラパネルアレイが
展開する際のその展開途中にある状態を示す側部立面図
である。
【図８】 本発明に係るハイブリッドソーラパネルアレ
イの隣接するパネル同士をロックする機構と、パネルが
収納位置にあり、ロック機構が解除状態にあることを示
す、部分的に断面で示された側部立面図である。
【図９】 図８に類似するもので、隣接するパネルが展
開した位置にあり、ロック機構がロック状態にあること
を示す、部分的に断面で示された側部立面図である。
【図10】 収納状態にある隣接パネルを連結するヒンジ
構造を示す詳細な側断面立面図である。
【図11】 展開状態にある隣接パネルを連結するヒンジ
構造を示す詳細な側断面立面図である。
【図12】 図１０及び１１に示されるヒンジ構造に用い
られる部品の詳細な斜視図である。
【図13】 収納状態にある部品を示す本発明の他の実施
例に係る詳細な正面立面図である。
【図14】 図１３に示された実施例に係る詳細な側部立
面図である。
【図15】 展開状態にある部品を示す図１４に類似した
詳細な側部立面図である。
【図16】 本発明の実施例に係る変更されたハイブリッ
ドソーラパネルアレイが完全に展開した状態を示す斜視
図である。
【図17】 図１７（ａ）〜（ｆ）は、図１６に示す変更
されたハイブリッドソーラパネルアレイが収納状態から
展開状態に移行する際に移り行く形態を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
２０ 通信衛星 ２２ ヨーク ２４ ソーラパネル ２６ アレイ ２８ ブランケットソーラパネル ３２ 剛体ビーム ３４ 人工衛星の側壁 ３５ ヨークヒンジライン ３６ モータ ３８ 展開拘束シャフト ４０ 同期プーリ ４２ 第１ヒンジ対 ４４ 第１の剛体ソーラパネル ４６ 第１のパネルヒンジライン ４８ 第１の剛体パネルプーリ ５０ 第１の同期ケーブル ５２ ヨークプーリ ５４ 第２のヒンジ対 ５６ 第２の剛体ソーラパネル ５８ 第２のパネルヒンジライン ６０ 第２の剛体パネルプーリ ６２ 第２の同期ケーブル ７０ 一対のドラム ７２ 可撓性材料 ７４ 管形状 ８０ ハイブリッドソーラパネルアレイ ８２，８４ 半剛体ソーラパネル ８６，８８ ヒンジライン ９０，９２ 半剛体ソーラパネル ９８ 半剛体ソーラパネル 100 ヒンジライン 102 ヒンジ 104 第１のスプリング部材 106 自由端部 110 第２のスプリング部材 112 自由端部 114 縁部（エッジ） 116 ロック機構 118 カム部材 120 くぼみ 122 ボルト 124 カムフォロワ 126 取り付けブラケット 128 ボルト 130 外部表面 132 ストラップ 136 ステップリリースモータ 142 リリースシャフト 144 ボス部材 148 ヨークヒンジ 150 ヨーク 152 捩りスプリング 154 オープンエンドプーリ 156 展開拘束ケーブル 160 ハイブリッドソーラパネルアレイ 162 ヨーク 164 ヨークヒンジライン 166 第１の剛体ソーラパネル 174 第１のパネルヒンジライン 176 第２の剛体ソーラパネル 186 可撓性ソーラパネル 188 第１部分 190 第２部分 192 第３部分

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 人工衛星の側壁に取り付けられて、前記
    人工衛星の側壁に近接した収納位置と前記人工衛星の側
    壁から離れて伸長した展開位置との間を移動せしめられ
    るハイブリッドソーラパネルアレイであって、 前記人工衛星の側壁上に枢動自在に取り付けられたヨー
    クと、 前記ヨークに枢動自在に取り付けられた第１の剛体ソー
    ラパネルと、 前記ヨークから離隔した軸に沿って前記第１の剛体ソー
    ラパネルに枢動自在に取り付けられた第２の剛体ソーラ
    パネルと、 前記第１及び第２の剛体ソーラパネルにそれぞれ枢動自
    在に取り付けられた複数の半剛体ソーラパネルと、 前記ソーラパネルアレイを前記収納位置と前記展開位置
    との間で移動せしめる駆動手段と、を有することを特徴
    とするハイブリッドソーラパネルアレイ。
  2. 【請求項２】 前記駆動手段は、前記第１及び第２の剛
    体ソーラパネルを前記収納位置から前記展開位置へ同期
    作動により伸長せしめるための第１駆動機構と、 前記複数の半剛体ソーラパネルをそれら各々の収納位置
    からそれら各々の展開位置へ逐次作動により伸長せしめ
    るための複数の第２駆動機構とを含む、ことを特徴とす
    る請求項１記載のハイブリッドソーラパネルアレイ。
  3. 【請求項３】 前記ヨークはヨークヒンジラインまわり
    に回動するように枢動自在に取り付けられており、 前記第１の剛体ソーラパネル及び前記ヨークは、第１の
    パネルヒンジラインに沿って相互に枢動自在に取り付け
    られており、 前記第２の剛体ソーラパネル及び前記第１の剛体ソーラ
    パネルは、前記第１のパネルヒンジラインと平行で離隔
    した位置にある第２のパネルヒンジラインに沿って相互
    に枢動自在に取り付けられている、 ことを特徴とする請求項２記載のハイブリッドソーラパ
    ネルアレイ。
  4. 【請求項４】 前記複数の半剛体ソーラパネルは、平行
    にて離隔した第１及び第２の側部ヒンジラインに沿って
    前記第１の剛体ソーラパネルにそれぞれ枢動自在に取り
    付けられた第１及び第２の半剛体ソーラパネルと、 前記ハイブリッドソーラパネルアレイが前記展開位置に
    あるときそれぞれ前記第１及び第２の側部ヒンジライン
    と一直線に並ぶ平行にて離隔した第３及び第４の側部ヒ
    ンジラインに沿って前記第２の剛体ソーラパネルにそれ
    ぞれ枢動自在に取り付けられた第３及び第４の半剛体ソ
    ーラパネルと、を含むことを特徴とする請求項３記載の
    ハイブリッドソーラパネルアレイ。
  5. 【請求項５】 前記複数の半剛体ソーラパネルは、前記
    第１及び第２のパネルヒンジラインに平行でかつ離隔し
    た第３のパネルヒンジラインに沿って前記第２の剛体ソ
    ーラパネルに枢動自在に取り付けられた第５の半剛体ソ
    ーラパネルを含む、ことを特徴とする請求項４記載のハ
    イブリッドソーラパネルアレイ。
  6. 【請求項６】 前記ヨークは、ヨークヒンジラインまわ
    りに回動するように前記人工衛星の側壁上に枢動自在に
    取り付けられ、 前記第１の駆動機構は、前記人工衛星の側壁上に固定さ
    れた展開拘束装置と、 前記ヨークに固定されかつ前記人工衛星の側壁上に取り
    付けられて、前記展開拘束装置の作動により回転せしめ
    られる展開駆動シャフトと、 前記人工衛星の側壁上に固定された展開プーリと、 前記第１のパネルヒンジラインまわりに相互に回動する
    ように前記第１の剛体ソーラパネルを前記ヨークに枢動
    自在に取り付けるための第１ヒンジ手段と、 前記第１の剛体ソーラパネルに固定されかつ前記第１の
    パネルヒンジライン上に中心付けされた第１の剛体パネ
    ルプーリと、 前記展開プーリ及び前記第１の剛体パネルプーリにそれ
    ぞれ係合せしめられた第１の同期ケーブルと、 前記ヨークに固定されかつ前記第１の剛体パネルプーリ
    から離れて前記第１のパネルヒンジライン上に中心付け
    されたヨークプーリと、 前記第２のパネルヒンジラインまわりに相互に回動する
    ように前記第２の剛体ソーラパネルを前記第１の剛体ソ
    ーラパネルに枢動自在に取り付けるための第２ヒンジ手
    段と、 前記第２の剛体ソーラパネルに固定されかつ前記第２の
    パネルヒンジライン上に中心付けされた第２の剛体パネ
    ルプーリと、 前記ヨークプーリ及び前記第２の剛体パネルプーリにそ
    れぞれ係合せしめられた第２の同期ケーブルと、を有
    し、前記展開拘束装置の作動により、前記ヨーク、前記
    第１の剛体ソーラパネル、及び前記第２の剛体ソーラパ
    ネルを前記展開位置へ移動せしめ、前記展開位置におい
    ては、前記ヨーク、前記第１の剛体ソーラパネル、及び
    前記第２の剛体ソーラパネルは、相互に共通の面上に位
    置し、かつ、前記人工衛星の側壁から横方向に向かって
    伸長している、ことを特徴とする請求項５記載のハイブ
    リッドソーラパネルアレイ。
  7. 【請求項７】 前記剛体ソーラパネルの各々は、ハニカ
    ム状コアと、約25.4mm（１インチ）から 38.1mm（ 1.5
    インチ）の範囲の厚さとを有し、 前記半剛体ソーラパネルの各々は、ハニカム状コアと、
    約 3.175mm（１／８インチ）から 9.525mm（３／８イン
    チ）の範囲の厚さとを有する、ことを特徴とする請求項
    ４記載のハイブリッドソーラパネルアレイ。
  8. 【請求項８】 前記収納位置において、前記第１及び第
    ２の剛体ソーラパネルは、それらの間に、前記複数の半
    剛体ソーラパネルを重なるように並んだ状態で包囲し、 前記第２の拘束手段は、前記半剛体ソーラパネルの各々
    に固定されて、予め設定された順番に、前記展開位置に
    向けてそれが係合した前記半剛体ソーラパネルを展開せ
    しめる弾性部材を含み、 前記第１の駆動機構が作動して前記第１及び第２の剛体
    ソーラパネルを前記収納位置から前記展開位置へ逐次作
    動により伸長せしめると、 前記半剛体ソーラパネル上の前記弾性部材の作動によ
    り、前記半剛体ソーラパネルが前記展開位置に逐次に展
    開する、 ことを特徴とする請求項６記載のハイブリッドソーラパ
    ネルアレイ。
  9. 【請求項９】 前記展開位置において、前記剛体ソーラ
    パネル及び前記半剛体ソーラパネルを確実に固定するロ
    ック手段を有する、ことを特徴とする請求項２記載のハ
    イブリッドソーラパネルアレイ。
  10. 【請求項10】 前記ロック手段は、前記パネルのうちの
    １つに固定されかつくぼみを有するカム部材と、 前記１つのパネルと隣接する前記パネルのうちの他のパ
    ネルに対して、前記１つのパネル及び他のパネルの間に
    位置する前記ヒンジラインのうちの１つのヒンジライン
    の位置で、枢動自在に取り付けられたカムフォロワと、
    を有し、 前記カムフォロワは、前記ソーラパネルアレイが前記展
    開位置に向けて移動するとき前記カム部材と係合するよ
    うに付勢され、前記ソーラパネルアレイが前記展開位置
    に移動したとき前記カム部材の前記くぼみに係合して前
    記ソーラパネルアレイを前記展開位置にロックするよう
    に付勢されている、ことを特徴とする請求項９記載のハ
    イブリッドソーラパネルアレイ。
  11. 【請求項11】 前記第１の駆動機構は、前記人工衛星の
    側壁上に固定されたステップリリースモータと、 前記人工衛星の側壁から突出して前記リリースモータに
    より回転させられるように取り付けられたリリースシャ
    フトと、 前記リリースシャフトと一体的に形成されかつ円筒状の
    外周表面と前記モータから離隔した横端表面とを有する
    ボス部材と、 前記ボス部材の横端表面上に取り付けられて前記人工衛
    星の側壁に対して前記ヨークを枢動自在に取り付けるヨ
    ークヒンジと、 前記ヨークを前記展開位置に向けて付勢する弾性手段
    と、 前記ボス部材から半径方向に離れた位置にて前記人工衛
    星の側壁上に回動自在に取り付けられた一端が開放した
    オープンエンドプートと、 一端が前記ボス部材の前記外周表面に取り付けられかつ
    他端が前記ヨークヒンジから離れた位置で前記ヨークに
    取り付けられた展開拘束ケーブルと、を有し、前記リリ
    ースモータにより前記リリースシャフトがステップ的に
    回転せしめられると、前記拘束ケーブルは横方向にスラ
    イドして前記オープンエンドプーリから離脱し、前記弾
    性手段が前記展開位置に前記ヨークを移動せしめること
    が可能となる、ことを特徴とする請求項２記載のハイブ
    リッドソーラパネルアレイ。
  12. 【請求項12】 人工衛星の側壁に取り付けられて、前記
    人工衛星の側壁に近接した収納位置と前記人工衛星の側
    壁から離れて伸長した展開位置との間を移動せしめられ
    るハイブリッドソーラパネルアレイであって、 ヨークヒンジラインまわりに回動するように前記人工衛
    星の側壁上に枢動自在に取り付けられたヨークと、 第１及び第２の対向側部エッジと第１及び第２の対向横
    行エッジとを有し、かつ、第１のパネルヒンジラインま
    わりに回動するように前記ヨークに枢動自在に取り付け
    られた第１の矩形剛体ソーラパネルと、 第１及び第２の対向側部エッジと第１及び第２の対向横
    行エッジとを有する第２の矩形剛体ソーラパネルと、を
    有し、前記第２の矩形剛体ソーラパネルは、前記第１及
    び第２の矩形剛体ソーラパネルの相隣した一対の前記第
    ２及び第１横行エッジの位置にて第２のパネルヒンジラ
    インまわりに回動するように前記第１の矩形剛体ソーラ
    パネルに枢動自在に取り付けられており、さらに、 前記第１及び第２の矩形剛体ソーラパネルに対してそれ
    ぞれ取り付けられた可撓性ソーラパネルと、 前記ソーラパネルアレイを前記収納位置と前記展開位置
    との間で移動せしめる駆動手段と、を有することを特徴
    とするハイブリッドソーラパネルアレイ。
  13. 【請求項13】 前記可撓性ソーラパネルは、前記第１及
    び第２の矩形剛体ソーラパネルの前記第１側部エッジに
    取り付けられた第１部分と、 前記第１及び第２の矩形剛体ソーラパネルの前記第２側
    部エッジに取り付けられた第２部分と、 前記第２の矩形剛体ソーラパネルの前記第２横行エッジ
    に取り付けられた第３部分と、を含んでいることを特徴
    とする請求項１２記載のハイブリッドソーラパネルアレ
    イ。
  14. 【請求項14】 前記ハイブリッドソーラパネルアレイを
    前記収納位置と前記展開位置との間で移動せしめるため
    の駆動手段を有する、ことを特徴とする請求項１３記載
    のハイブリッドソーラパネルアレイ。
  15. 【請求項15】 前記駆動手段は、前記第１及び第２の矩
    形剛体ソーラパネルを前記収納位置から前記展開位置へ
    同期作動により伸長せしめるための第１駆動機構と、 前記可撓性ソーラパネルの前記第１，第２及び第３部分
    を、それらの収納位置からそれらの展開位置へ逐次に伸
    長せしめるための複数の第２駆動機構と、を含んでいる
    ことを特徴とする請求項１４記載のハイブリッドソーラ
    パネルアレイ。
  16. 【請求項16】 人工衛星の側壁に取り付けられて、前記
    人工衛星の側壁に近接した収納位置と前記人工衛星の側
    壁から離れて伸長した展開位置との間を移動せしめられ
    るハイブリッドソーラパネルアレイであって、 前記人工衛星の側壁上に枢動自在に取り付けられたヨー
    クと、 前記ヨークに枢動自在に取り付けられた第１の剛体ソー
    ラパネルと、 前記ヨークから離隔した軸に沿って前記第１の剛体ソー
    ラパネルに枢動自在に取り付けられた第２の剛体ソーラ
    パネルと、 前記第１及び第２の剛体ソーラパネルそれぞれに枢動自
    在に取り付けられた複数の半剛体ソーラパネルと、 前記第１及び第２の剛体ソーラパネルそれぞれに結合さ
    れた少なくとも第３の非剛性ソーラパネルと、前記ソー
    ラパネルアレイを前記収納位置と前記展開位置との間で
    移動せしめるための駆動手段と、を有することを特徴と
    するハイブリッドソーラパネルアレイ。
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