JPH01104505A - 展開トラス構造物 - 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】 〔怠業上の利用分野〕 この発明は高い格納性を有し、＠量な展開トラス構造物
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及
び信頼性か向上し、宇宙利用に経済的なメリットか生ま
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
ラス徊造方式か盛んに開発されてきた。一方、科学利用
の面でも巨大な宇宙基地を作る計画かあり、この基地の
基本構遣方式としての展開トラス構造が重要な開発テー
マとなっている。これは宇宙にとっては展開構造方式カ
ミ最も経済的に、巨大な構造を構築できると思われてい
るからである。

第６図は上記展開トラス構造に対し、米国学術誌［工Ｅ
ｇｇ　ＴＲＡＮＳＡＯＴ工ＯＮ８　ＯＮ　ＡＮＴＩ！ｊ
ＮＮＡ８Ａ′ｋＪＤ　ＰＲＯＰＡＧＡＴ工０ＮＪＡＰ−
１７巻４号０１９６９年）にて示された。従来の展開ト
ラス構造を示す図で０図中、　（１１Ｇｆｆ本トラス構
造の上下面の三角格子を栴成し、中央部で折れ曲る事の
可能な折れ曲り部材、　（２１！；ｌ上下面の三角格子
を支える斜部材。

（３）は上記折れ曲り部材（１１と斜部材（２）をピン
結合する結合子である。

Ｍ７−は第６１図における破線の円で囲まれたＡ部の拡
大図で、（４１は結合子（３）の尚辺に設けられたウェ
ブで、折れ曲り部材ｆｌ）及び斜部材（２）を結合子（
３）とピン結合させるものである。

第８図は第６図における破愚の円で噛まれた８部の拡大
図で、折れ曲り部材（１１の中央折れ曲り部の詳細を示
す図で０図中（５）は中央部をピン結合した２枚の板よ
り成る回転自在のヒンジレバー、（６）は上記ヒンジレ
バー（５）の−力の付根部ｌこ取付けられ、上記折れ曲
り部材（１）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）は上記折れ曲り部材（１
１とヒンジレバー（５）８結合する結合ピンで（７ａ）
及び（７１））　Ｇ：ｊヒンジレバー（５）と折れ曲り
部材（１）を結合するピン、　（７（りは折れ曲り部材
（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本の折れ曲り部材（１）と３本の斜部材
（２）と３ケの結合子（３）より構成される四面体を複
数個結付した構成となっているため四面体トラス構造と
も吋はれている。第９図は上記展開トラス構造の展開途
中を示す図である。

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果された上記構造物は、地上か
らのコマンドでｆ４ｙ等による保持ケーブルの切断によ
り可動できる状態となり、上記渦巻バネ（６）のバ不力
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）を回転させる墨により折れ曲り部
材（１）を結合ピン（７り回りに回転させながら伸展さ
せる。折れ曲り部材（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か進行する。折れ曲り部材
（１）か直線状に伸展すると、ヒンジレバー（５）及び
渦巻バネ（６）のバネ力により生じる回転トルクと、折
れ曲り部材（１）の折れ曲り面での接触面圧力とが釣合
い、折れ曲り部材（１）は運動を停止する。これか展開
形状で構造１；三角格子のみで結合された形状とな４゜
三角格子は基本的に剛い安定な構造であり、従来この種
の構造は非常に剛い構造で、展開アンテナ或は宇宙基地
用の構造体に適したものと考えられていた。

〔発明か解決しようとする問題点〕

しかしながら従来の構造は、実際には各部材の結合点が
一点に集中されないため、自分自身の形状すら保持しえ
ない柔い構造となっている。すなわち、・三角格子か剛
いのは各部材の結合状況が第１０図に示す様に一点で結
合される場合に限るのであるか、従来の構造ではこの三
角格子か第１１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か出ないばかり力）、不安定なリン
ク構造さなってしまうのである。なお第１０図及び第１
１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）を結合するピンジヨイント
。

（３）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。

以上説明した様に折れ曲り部材を用いる従来の展開トラ
ス構造は基本的に不安定な構造のため。

展開アンテナ或は宇宙基地本体構造として所用の剛性が
出せないという致命的な問題点かあった。

この発明は上記の問題点を解決するために成されたもの
で展開後形状にて構造的に安定で剛性の高い展開トラス
構造＠を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明による展開トラス構造物は、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、かつ他端が上記結合子とは逆向きとなる別の結
合子にピン結合される３本のリブと、上記心棒上の結合
子に一端をピン結合され、他端か上記心棒と上記リブか
作る平面内に存在する上記側の結合子にピン結合される
３本の斜部材と、上記斜部材と上記リブをピン結合する
３ケの上記側の結合子相互間に取りつけられ、展開時張
架される３本のワイヤと、上記心棒の一端と上記主スラ
イドヒンジ間をスライドする同期スライドヒンジと、一
端か上記同期スライドヒンジに対し放射状にピン結合さ
れ。

かつ他端か上記３本のリブにそれぞれピン結合された３
本の同期梁と、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で構成される四面体構
造を単位構造とし、上記単位構造を心棒の向きが隣り合
う単位構造で逆向きとなり、かつ斜部材或は結合子を共
有するとともに。

六角形格子を平面状に構成する様に結合した骨組構造に
、心棒の向きが逆となる２つの単位構造か共有する結合
子相互間に、展開時張架されるワイヤを取り付けたもの
である。

〔作用〕

この発明においては、四面体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
消え単位、構造である四面体は安定な構造となり高い剛
性の獲得か容易となる。

また、展開のエネルギーは各単位構造に取付けられたコ
イルはねによるため、外からの展開のためのエネルギー
が不用で、かつ展開エネルギーが巨視的に見ると均一に
分散されているため、無理の少ない均等な展開が可能で
展開の信頼性か高い。

さらに形状的にみると展開形状は六角形の格子状となる
ため単位面積当りの部材数か小なく柱量となる。

〔実施例〕

第１寵はこの発明の一実施例を示す展開形状での展開ト
ラス構造物を示す図で、（２）は単位構造の四面体の頂
点に位置する結合子（３）間にピン結付され、上記四面
体の三辺を構成する斜部材、　＋ＩＧは上記四面体の残
りの三辺を形成する様に結合子（３）間に取付けられ展
開時張架されるワイヤである。

第２−は第１図の破脈で囲まれた０部の拡大図で、（３
）は結合子、αＤは先端に結合子（３）を取付けた心棒
で、ｒｋ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。α２は心棒αカ上をスライドする主スライド
ヒンジ、１１３は一端が上記王スライドヒンジ（ＩＺに
放射状にピン結合され、上記ｔＬ４　ｆｔ＋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ｔｔｎ上の結合子（３ａ）とは逆向きとなり。

隣接する逆向きの心棒ａυ上に取付けられた結合子（６
ｂ）にピン結合される。又、上記展開トラス構造の自由
端となるリブは、結合子（３Ｃ）に結付されている。Ｉ
は結合子（３）と主スライドヒンジα２間の心棒α９上
をスライドする同期スライドヒンジ。

α９は上記同期スライドヒンジＩに一端をピン結付し、
他錫をリブａ３上にピン結合した同期梁を示す。

第３図は第２図にて破線で囲まれたＤ部の拡大図で、Ｑ
ｆ９Ｇ！本発明の展開トラス構造物を展開させる駆動力
を４入るコイルバネ、αＤは展開時に主スライドヒンジ
１１ｚの下死点を決めるストッパー、θは心棒０υとリ
ブａ３のなす角度を示しており、展開時９０°付近にな
る様に設定されている。

上記の様に構成された展開トラス構造物の股間動作につ
いて以下に説明する。この発明の展開トラス構造物は、
格納時に心棒ａυ上の結合子０例えば（３ａ）と上記心
棒ａＤ上の主スライドヒンジαｚと上記主スライドヒン
ジａｚに一端をピン結合されたリブαＪの他端に結合さ
れた別の結合子１例えば（３ｂ）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ａ３と心棒αυの角度θは零になって
いる。展開はコイルばねαＧのばね力により主スライド
ヒンジｔ１３と同期スライドヒンジＩ間を押し広げる事
によってなされる。上記主スライドヒンジＣ１ｚと同期
スライドヒンジＩ間の距離か増大するき、心棒αυ上の
結合子（３ａ）　　（！−上記主スライドヒンジｔ１ａ
間の距離か増大するか、上記結合子（３ａ）と上記側の
結合子（３ｂ）との距離か斜部材（２）にて一定長に保
たれ、更に上記側の結合子（３ｂ）と上記主スライドヒ
ンジα２間の距離もリブαｊの長さで保持されているた
め、上記３つの頂点よりなる三角形は広がり、上記リブ
αｊと心ｈａυのなす角度θは増大する。上記リブＱ３
と心棒α９のなす角度θか増大すると、上記側の結合子
（３ｂ）と、上記主スライドヒンジα２に一端をピン納
会された別のリブ（１３の他端に設けられた更に別の結
合子０例えば（３Ｃ）間の距離も増大する。上記主スラ
イドヒンジ畷かストッパー（１７１の近くに来ると、上
面側結合子（３ａ）相互間、下面側結合子（３ｍ））　
、　（３り相互間、並びに上面側自由端にある結合子（
３ａ）　　上下面側自由端にある結合子（３Ｃ）相互間
のワイヤー（ＩＧは張架される。上記ワイヤー＜ＩＧは
主スライドヒンジａｚかストッパー鰭に当るまで張架さ
れ続ける。

張架されたワイヤーα１は結合子（３）をリブαｊ側に
押し付けるため、ピン結合部のガタがなくなり、展開ト
ラス構造は剛性の高い構造となる。

第４図はこの発明の展開トラス構造物の展開途中の図を
示す。またＭ５図は第４図にて破線で囲まれたＥ部の拡
大図を示す。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおりワイヤを各四面体頂点間
に張架しガタのない構造としているため尚い剛性を容易
に得られるきいう効果かある。

また、この発明は、リブと心棒間に展開の同期をきる同
期梁と展開エネルギーを供給するコイルばねを設けてい
るため、展開か同期し展開の信頼性か上り、自刃で展開
か達成されるという効果かある。

さらに展開後形状は巨視的に見ると六角格子を形成して
いるため単位面積当りの重量か少く軽量であるとともに
上記六角格子内部の空間を利用する事も可能で１例えば
メッシュリフレタを張架し展開アンテナとして利用する
墨など、その応用範囲か広いきいう効果もある。

【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後の展開トラス
構造物の全体図８Ｍ２図はこの発明の実施例における単
体構造部分の拡大図、第３図はこの発明の実施例の単位
構造部の展開機構部分の拡大図、第４図はこの発明の実
施例の展開途中を示す全体図、第５図はこの発明の実施
例の展開途中における単位構造部分の拡大図、第６図は
従来例での展開後形状の図、第７図は従来例での斜部材
結合部を示す図、第８図は従来例での三角格子の折れ曲
り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１０図は従来考えられていた三角格子
の物理モデル図、第１１因は従来例における三角格子の
実際の物理モデル−を示す。 図において（１）は折れ曲り部材、（２）は斜部材、（
３）は結合子、（４）はウェブ、（５）はヒンジレバー
、（６）は渦巻ばね、（７）は結合ピン、（８）は基本
部材、（９）はピンジヨイント、αＱはワイヤ、ａυは
心棒、ａｚは主スライドヒンジ、　＋１３はリブ、Ｑ４
１は同期スライドヒンジ、似は同期リブ、　（１９はコ
イルばね、αｎはストッパーである。 なお図中、同一符号は同一または和尚部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一端にピンジヨイントを有する結合子が結合され、か
   つ他端に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
   直交になる方向に展開可能で、かつ他端が上記結合子と
   は逆向きとなる別の結合子にピン結合される３本のリブ
   、上記心棒上の結合子に一端をピン結合され、他端が上
   記心棒と上記リブが作る平面内に存在する上記別の結合
   子にピン結合される３本の斜部材、上記斜部材と上記リ
   ブをピン結合する３ケの上記別の結合子相互間に取りつ
   けられ、展開時張架される３本のワイヤ、上記心棒の一
   端と上記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
   にピン結合された３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で構
   成される四面体構造を単位構造とし、上記単位構造を心
   棒の向きが隣り合う単位構造で逆向きとなり、かつ斜部
   材或は結合子を共有するとともに、六角形格子を平面状
   に構成する様に結合した骨組構造に、心棒の向きが逆と
   なる２つの単位構造が共有する結合子相互間に、展開時
   張架されるワイヤを取り付けた事を特徴とする展開トラ
   ス構造物。