JPS62288272A

JPS62288272A - 展開構造物

Info

Publication number: JPS62288272A
Application number: JP61129509A
Authority: JP
Inventors: 淳次郎小野田; 高松　聖司
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1986-06-04
Filing date: 1986-06-04
Publication date: 1987-12-15
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: DE3779817D1; EP0249307A3; US4771585A; EP0249307A2; EP0249307B1; JPH0742812B2; DE3779817T2

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】３、発明の詳細な説明（発明の利用分野）本発明は、宇宙空間における中大型構造物、寸なわち、
大型アンブナ構造、太陽光°市衛星、宇宙植民地、宇宙
工場あるいは宇宙基地等に用いることができる展開構造
物に関する。この展開構造物は、また、地上構造物、例
えば可搬式応急仮設構造物としても用いることができる
。

（従来の技術）宇宙構造物は、スペース・シャトル等の打−ヒげロケッ
トによりペイロードとして宇宙へ運ばれる。

ペイロードは打上げロケッ１〜の能力により、その体積
と単産に制限を受けるため、できるだ（プ小ざく軽く作
られる必要がある。中大型の宇宙構５Δ物の代表的な構
造様式であるトラス構造の場合、重ｈ１的な制限より体
積の制限が支配的になることが多い。

以上の行田のもとで、打−［げ時には畳込みによって占
める体積を小さくし、打上げ後宇宙にＪ５いて展開する
ことによって最終形態となる展開構造物が、有望な宇宙
構造の様式として注目されるようになった。

巨視的に一次元的なトラス構造は、宇宙基地のキール・
ビームや大型アンブナのブーム等の宇宙Ｍ４造への適用
範囲が広い。

巨視的に一次元的な展開構造物の代表的なものとしては
、シングル・フォールド・マス１〜がある。

このシングル・フォールド・マストについては次の文献
に詳しく記載されている。

ＮＡＳＡ　　ＣＲ−１７０９１３ ″Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｄｅｐｌｏｙａｂｌ
ｅ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅｓｆｏｒ　Ｌａｒｇｅ　５ｐａ
ｃｅ　Ｐｌａｔｆｏｒ＋＋＋　Ｓｙｓｔｅｍｓ　″この
シングル・フォールド・マス１〜は、他の多くの一次元
展開構造物と同様に、骨材の中央部を関節で折曲げたり
、あるいは骨材をテレスコープ状に伸縮するように構成
することによって、マスト仝体を畳込むようになってい
る。

（発明が解決しようと１゛る問題点）このようなシングル・フォールド・マストの構成では、
オイラー座屈に最も影響ザる部材中央部が弱くなるため
、展開構造物の剛性の点で不利である。また、剛性の低
■を１６がないよう、関節のロックｎ構を強力なものと
すれば重に増加の弊害が生じる。

一万、宇宙空間で展開を自動、あるいは半自動的に行な
うためには、メカニズムの信頼性の高いことが要求され
、関節のロック機構も少ないことが望ましいが、シング
ル・フォールド・マストでは基本ユニットあたり例えば
８個ものロック機構を必要とするので好ましくない。

本発明は、上述の問題点を解決ηるためになされたｚｂ
ので、その目的は、骨材の中央部を関節で折曲げたり、
骨材を伸縮させたりすることがないため剛性が高く、し
かも可動部分が少ない展開構造物を得ることにある。

（問題点を解決するための手段）上記目的の達成のために、本発明の展開構造物は、４木
のトラス骨材を第１、第２、第３、第４の節点において
連結し、かつ対角線方向に対向する上記節点の２つを対
角骨材で連結して構成された第１の四辺形トラスと、４
本のトラス骨材を第５、第６、第７、第８の節点におい
て連結し、かつ対角線方向に対向する上記節点の２つを
互いに対角１１材で連結して構成された第２の四辺形ト
ラスとを有し、これらの第１および第２の四辺形トラス
の前記第１、第２、第３、第４の節点および第５、第６
、第７、第８の節点がそれぞれ距離をおいて対向するよ
うに両四辺形トラスを配置し、両四辺形トラスの中間部
には、両トラスに対し平行をなしかつそれと同大で、第
９、第１０、第１１、第１２の節点において４本のリン
ク骨材を連結して構成された四辺形の中間リンク機構を
配置し、前記第１節点と第９節点、第２節点と第１０節
点、第３節点と第１１節点、第４節点と第１２節点、第
５節点と第９節点、第６節点と第１０節点、第７節点と
第１１面点、第８節点と第１２節点をそれぞれ連結骨材
により連結し、また、第１の四辺形トラスと中間リンク
機構とは、第３節点と第１０節点および第４節点と第９
節点をそれぞれ連結する斜骨材により連結し、第２の四
辺形トラスと中間リンク機構とは、第７節点と第１０節
点および第８節点と第９節点をそれぞれ連結する斜骨材
により連結し、中間リンク機構の第９節点と第１０節点
の間にあるリンク骨材には、展開時に第９節点に隣接し
折畳み時に第１０節点に向かって移ｖＪする第１可動ヒ
ンジブロックを摺動可能に嵌合し、この第１可％ＪＪヒ
ンジブロックと第２および第６節点とを、それぞれリン
ク斜骨材により連結し、さらに、中間リンクは構の第１
１節点と第１２ＷＪ点の間にあるリンク骨材には、１パ
聞時に第１１節点に隣接し折畳み開始時に第１２節点へ
向かう方向に移動する第２可動ヒンジブロックを店ｖノ
可能に嵌合し、この第２可υ１ヒンジブロックと第４お
よび第８節点とを、それぞれリンク斜骨材により連結し
、一方、前記中間リンク機構の対角線方向に対向する節
点の間に、該中間リンク機構が四辺形状に展開されてい
る時にその形状を保持する形状保持手段を設けて構成さ
れる。

（作　用）上記構成により、本発明の展開構造物は、展開状態にお
いて、第１可動ヒンジブロックを四辺形中間リンク機構
の第９節点に隣接する位置から第１０節点へ向かう方向
に適当な駆動装置により摺動変位させると、中間リンク
機構の両側の第１および第２の四辺形トラスは中間リン
ク機構の両側に寄り沿うように近付き、中間リンク機構
は四辺形状から細長い形状に折畳まれ、その他の斜骨材
も折畳まれて、構造物は全体的に平面状の薄い構造物と
なる。展開はまったく逆の順序で行なわれる。

（実施例）以下、図面によって本発明の詳細な説明する。

第１図において、Ｔ１は第１の四辺形トラスで、４本の
トラス骨材１ａ、２ａ、３ａ、４ａを第１、第２、第３
、第４の節点５ａ、５ａ、７ａ、８ａにおいて連結して
構成されている。この四辺形トラスＴ１の第２節点６ａ
と第４節点８ａとは対角骨材９ａにより連結され、四辺
形トラスＴ１が四辺形状を保持できるようになっている
。

Ｔ２は第２の四辺形トラスで、第１の四辺形トラスＴ１
の反対の側に設けられ、同様に４本のトラス骨材１ｂ、
２ｂ、３ｔ）、４ｂを第５、第６、第７、第８の節点５
ｂ、６ｂ、７ｂ、８１）において連結し、さらに第６節
点６ｂと第８節点８ｂとを対角骨材９ｂにより連結して
構成されている。

第１および第２の四辺形トラスＴ　、王　は、そｔｔら
（１）ｉｌｆｉ点５ａ、６ａ、７ａ、８ａ＃よび５ｂ。

６ｂ、７ｂ、８ｂがそれぞれ距離をおいて対向するよう
に配置されており、両四辺形トラスＴ１゜Ｔ２の中間位
置には、両トラスに平行でそれと同大の四辺形状の中間
リンク機構りが設けられている。この中間リンク機構り
は、第９、第１０、第１１、第１２の節点１０．１１．
１２．１３において４木のリンク骨材１／１．．１５．
１６．１７を連結して構成されている。この中間リンク
機構しの四辺形状を保持するために、第１０面点１１と
第１２節点１３は張力索２１により接続されている。ま
た、張ツノ索２０が後述の第１および第２の可動ヒンジ
ブロックを接続している。これらの張力索２０．２１は
中間リンク瀘構りの形状保持手段を構成する。

以上に述べた第１、第２四辺形トラスＴ１゜Ｔ２とその
間の中間リンク機構りは連結Ｔ１材により連結される。

すなわち、第１節点５ａと第９節点１０、第２節点６ａ
と第１０節点１１、第３節点７ａと第１１節点１２、第
４節点８ａと第１２面点１３は、それぞれ連結骨材２３
ａ、２４ａ。

２５ａ、２６ａにより、また、第５箇点５ｂと第９節点
１０、第６節点６ｂと第１０節点１１、第７　Ｗ　点７
　ｂ　ト第１１ｉ点１２．１ｌｆＴ点８ｂと１１２面点
１３は、それぞれ連結骨材２３ｂ。

２４、ｂ、２５ｂ、’２６ｂにより連結されている。

一方、四辺形トラスＴ　　、Ｔ　　と中間リンク機構り
は斜前材によっても連結されている。すなわら、第３Ｗ
Ｊ点７ａと第１０面点１１は斜前材２８ａにより、第４
節点８ａと第９節点１０は斜前材２９ａによりそれぞれ
連結され、また第７節点７ｂと第１０節点１１は斜前材
２８ｂにより、第８節点８ｂと第９節点１０は斜前材２
９ｂによりそれぞれ連結されている。

また、中間リンク義構りのリンク骨材１４にはそれに沿
って摺動可能に第１可動ヒンジブロック３０が嵌合され
ており、ざらにそれに対向するリンク骨材１６にはそれ
に沿って摺動可能に第２可初ヒンジブロック３１が嵌合
されている。

第１　ｒ′１Ｔ（ｒｈヒンジブロック３０は図示の展開
状態では第９節点１０に隣接しており、このピンジブ１
コツク３０と第２節点６ａおよび第６節点６ｂとはリン
ク斜骨材３２ａおよび３２ｂにより連結されている。

一方、第２可動ヒンジブロック３１は展開状態では第１
１節点１２に隣接してＪ３つ、このピンジブ１コツク３
１と第４節点８ａおよび第８節点８ｂとはリンク骨材３
４ａおよび２４　ｂにより連結されている。

以上のように連結されて構成された展開構造物Ｃよ全体
的に直方体形状をなし、四辺形中ｒｒａＩリンク機構り
を挟んでその両側の機構部分は対称をなしている。

第４図は第１可動ヒンジブロック３０の一例を示す。こ
のヒンジブロック３０は、リンク骨材１４の外周面の外
側に摺動自在に嵌合される環体３５を有し、その外側に
リンク斜前Ｕ３２ａ。

３２ｂの先端をビン３６ａ、３６ｂにより枢着するだめ
のブラケット３７ａ、３７ｂを一体的に備えている。ま
た、環体３５の一端には一対のワイヤ取付具３８．３８
が取付けられ、これにワイヤ３９．３９が固定されてい
る。環体３５の他端にも一対のワイヤ取付具４０．４０
によってワイヤ３９．３９が取付けられている。

第５図に承りように、リンク骨材１４の一端には、前記
第９節点１０を構成する取付金具４１が固定され、その
周りに、前記連結母料２３ａ。

２３ｂ、斜前材２９ａ、２９ｂおよびリンク骨材１７の
一端を枢着するための枢着ビン挿入孔４２を右するブラ
ケットが突設されている。取付金具４１土には、第６図
および第７図に示すように一対の平行な軸４３．４４が
回転可能に支持され、これらの軸の端の平歯車４５．４
６は互いにかみ合っている。また、軸４３．４４にはプ
ーリ４７゜４８が固定されている。＠４３の他端には、
第５図に示すＪ、うにベベルギヤ５０が固定され、この
ベベルギヤ５０は可逆転モータＭによりベベルギヤ５１
を介して駆動されるようになっている。したがって、モ
ータＭを作動させることにより、プーリ４７．４８は互
いに逆方向に回転させられる。

第８図に示１ように、リンク骨材１４の他端には、一対
のプーリ５１．５２　（プーリ５２は同図では見えない
）が設けられている。これらのプーリ５１．５２には、
第４図に示寸ように、第１可仙ヒンジブロック３０のワ
イヤ取付具４０．４０からのワイヤ３９．３９が巻きつ
けられ、これらワイヤ３９．３９はリンク骨材１４の内
部を通って前記一端のプーリ４７，４８に巻きつけられ
、ワイヤ取付具３８．３８に連結されている。したがっ
て、モータＭをいずれかの方向に運転すると、可動ヒン
ジブロック３０は骨材１４に沿ってスライドすることに
なる。

第１図に示すように展開している構造物を折畳むには、
まず前記モータＭにより第１の可動ヒンジブロック３０
を節点１１に近付くようにリンク骨材１４に沿って移動
させる。これにより、構造物は第２図に示す状態へ向か
って畳込まれる。寸なわら、第１および第２の四辺形ト
ラスＴ１゜Ｔ２はその平行状態を維持したまま互いに接
近し、連結骨材２５　ａ　、　２５　ｂ　、　２６　ａ
　、　２６　ｂ　Ｇｊ　節点１２．１３を中心として１
泪曲し、一方、四辺形中間すンク機溝りは形がくずれ、
図にＪハブる上下方向に細かくなって立上り、ざらに骨
込みが進むと第３図の最終畳込み状態が得られ、全体が
平行な状態となる。

以上のＪ：つな畳込みの過程で、第２可動じンジブロッ
ク３１は、第１１節点１２に隣接する展開位置から、い
ったん節点１２から離れる方向にリンク骨材１６に沿っ
て１習動づ−るが、その後、方向を変え節点１２に近イ
」＜Ｊ：う移動し、第３図のように完全に岩込みが終わ
ると、展開時と同様に節点１２に接づるようになる。一
方、張力索２０゜２１は中間リンク機構りの形がくずれ
ると第２図に示すようにたるむ。張力索２０．２１によ
り結ばれている可動ヒンジブロック３０．３１および節
点１１と１３は、普込みを可能とするために、それらの
距離が必ず短くなることが必要である。

第９図に示ずように、節点間距離がすべて同じ長さＳで
あるとすると、節点１１，１３間の距離の変化は、畳込
み状（ぶと展開状態の間で第１０図に示ずように変化す
る。また、可動ヒンジブロック３０．３１間の距離は第
１１図に示すように変化し、上述の条件を満足している
。

折畳み状態から展開状態への移行は、上述したところと
逆の順序で行なわれる。

第１２図は本発明の展開構造物の変形実施例を示す。こ
の例では、第１図の張力索２０．２１に代って、１木の
テレス］−ブ状に伸縮可能なロッド材５４で両可動ヒン
ジブロック３０．３１を連結しである。このロッド材５
７′Ｉは１１６間時には収縮不能にロックされて中間リ
ンク曙構しの形状を保持する。

以上に）ホべた展間構造物は、一般的に宇宙構造物を構
成するユニット構造物として用いられ、このようなユニ
ット構造物が多数連結されて構造体となるのであるが、
ユニット構造物としては、第１図の節点５ａ、６ａ、６
ｂ、５ｂをＳむ面に関して鏡像的構造物を第１３図に示
すように付加することにより得られた幅広のユニット構
造物を用いることもできる。

以上に説明した展ｌ７１１４Ｍ造物は、第５図ないし第
７図に示すモータＭにより展開、畳込みを行なう必要は
必ずしもない。可動ヒンジブロックを何らかの外力で移
動させることができれば、展１７■、畳込みは可能であ
る。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明の展開構造物は、骨材とし
て、折曲げたり伸縮させたりする部材を用いなくてすむ
ので、剛性が大であり、また、可動部分として可動ヒン
ジブロックを２個用いるにすぎず、１ベイ（本発明の展
開構造物は２ベイからなっている）あたりで考えると可
動部分は１個にずぎないから、Ｍ’＋造的に簡単で信頼
性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の展開構造物の展開状態での斜視図、第
２図警よ同じ構造物の畳込み途中の状態を示す斜視図、
第３図は同じく畳込み完了状態を示す斜視図、第４図は
第１可動ヒンジブロックの側面図、第５図は第１可動ヒ
ンジブロックの駆動装置の一部断面正面図、第６図は同
平面図、第７図（ま同側面図、第８図は展開構造物の寸
法関係を示す図、第９図は第１０節点と第１２節点間の
距離の変化を示すデグラフ、第１０図は節点間の距離の
変化を示すグラフ、第１１図は第１および第２可ｌｈヒ
ンジブロックの距離の変化を示すグラフ、第１２図は本
発明の変形実施例の斜視図、第１３図は第１図の展開構
造物を鏡像的に２つ連結した構造物を示す斜視図である
。王、・・・第１の四辺形トラス、１ａ、２ａ、３ａ。４ａ・・・トラス骨材、５ａ・・・第１節点、６ａ・・
・第２節点、７ａ・・・第３節点、８ａ・・・第４節点
、９ａ・・・対角骨材、Ｔ２・・・第２の四辺形トラス
、Ｉｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂ・・・トラス骨材、５ｂ・・
・第５節点、６ｂ・・・第６節点、７ｂ・・・第７節点
、８ｂ・・・第８節点、９ｂ・・・対角骨材、Ｌ・・・
四方形中間リンク機構、１０・・・第９節点、１１・・
・第１０節点、１２・・・第１１節点、１３・・・第１
２節点、１４．１５．１６．１７・・・リンク母子４．
２０．２１−・・張力索、２３８．２４ａ、２５ａ。２Ｇａ、２３ｂ、２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ−を結母材、
２８ａ、２９ａ、２８ｂ、２９ｂ・・・斜前材、３０・
・・第１可動ヒンジブロック、３１・・・第２可動ヒン
ジブロック、３２ａ、３２ｂ、３４ａ。３４ｂ・・・リンク斜骨材、３５・・・環体、３９・・
・ワイヤ、４７，４８，５１．５２・・・プーリ、Ｍ・
・・モータ。出願人代理人　　仏　　！俸　　−雄＄２図第４図＄２図　　　　　　第６図第９図＄１０図

Claims

【特許請求の範囲】１、４本のトラス骨材を第１、第２、第３、第４の節点
において連結し、かつ対角線方向に対向する上記節点の
２つを対角骨材で連結して構成された第１の四辺形トラ
スと、４本のトラス骨材を第５、第６、第７、第８の節
点において連結し、かつ対角線方向に対向する上記節点
の２つを互いに対角骨材で連結して構成された第２の四
辺形トラスとを有し、これらの第１および第２の四辺形
トラスの前記第１、第２、第３、第４の節点および第５
、第６、第７、第８の節点がそれぞれ距離をおいて対向
するように両四辺形トラスを配置し、両四辺形トラスの
中間部には、両トラスに対し平行をなしかつそれと同大
で、第９、第１０、第１１、第１２の節点において４本
のリンク骨材を連結して構成された四辺形の中間リンク
機構を配置し、前記第１節点と第９節点、第２節点と第
１０節点、第３節点と第１１節点、第４節点と第１２節
点、第５節点と第９節点、第６節点と第１０節点、第７
節点と第１１節点、第８節点と第１２節点をそれぞれ連
結骨材により連結し、また、第１の四辺形トラスと中間
リンク機構とは、第３節点と第１０節点および第４節点
と第９節点をそれぞれ連結する斜骨材により連結し、第
２の四辺形トラスと中間リンク機構とは、第７節点と第
１０節点および第８節点と第９節点をそれぞれ連結する
斜骨材により連結し、中間リンク機構の第９節点と第１
０節点の間にあるリンク骨材には、展開時に第９節点に
隣接し折畳み時に第１０節点に向かって移動する第１可
動ヒンジブロックを摺動可能に嵌合し、この第１可動ヒ
ンジブロックと第２および第６節点とを、それぞれリン
ク斜骨材により連結し、さらに、中間リンク機構の第１
１節点と第１２節点の間にあるリンク骨材には、展開時
に第１１節点に隣接し折畳み開始時に第１２節点へ向か
う方向に移動する第２可動ヒンジブロックを摺動可能に
嵌合し、この第２可動ヒンジブロックと第４および第８
節点とを、それぞれリンク斜骨材により連結し、一方、
前記中間リンク機構の対角線方向に対向する節点の間に
、該中間リンク機構が四辺形状に展開されている時にそ
の形状を保持する形状保持手段を設けてなる展開構造物
。２、形状保持手段が、第１、第２可動ヒンジブロックを
結ぶ張力索および第１０節点と第１２節点を結ぶ張力索
からなる特許請求の範囲第１項記載の展開構造物。３、形状保持手段が、伸縮自在のロッド材からなる特許
請求の範囲第１項記載の展開構造物。