JPH01127497A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は高い格納性を有し、軽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
び信頼性が向上し、宇宙利用に経済的なメリットが生ま
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（てはならず、これを構成する展開ト
ラス構造方式が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がありこの基地の基
本構造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。これは宇宙においては展開構造方式が最
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４図は上記展開トラス構造に対し、米国学術誌［工Ｋ
］！：１！：　ＴＲＡＮ８ＡＣＴ工ＯＮ８　ＯＮ　ＡＮ
ＴＥＮＮＡ８ＡＮＤ　ＰＲＯＰＡＧＡＴ工０ＮＪＡＰ−
１７巻４号（１９６９年）にて示された。従来の展開ト
ラス構造を示す図で１図中、（１）は本トラス構造の上
下面の三角格子を構成し、中央部で折れ曲る事の可能な
折れ曲り部材、（２）は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。

第５図は第４図における破線の円で曲まれたム部の拡大
図で、（４）は結合子（３）の周辺に設けられたウェブ
で、折れ曲り部材１１）及び斜部材＋２１　を結合子（
３）とピン結合させるものである。

第６図は第４図における破線の円で囲まれたＢ部の拡大
図で、折れ曲り部材Ｉｌｌの中央折れ曲シ部の詳細を示
す図で１図中（５）は中央部をピン結合し７’ｃ２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）の一方の付根部に取付けられ、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９部材（
１）とヒンジレバー（５）を結合する結合ピンで（７ａ
）及び（７ｂ）はヒンジレバー（５）　、！：　折れ１
９部材＋ｌ）を結合するピン、　　（７０）は折れ１９
部材１１）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１９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
数個結合した構成となっているため四面体トラス構造と
も呼ばれている。第１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束された上記構造物は、地上か
らのコマンドで爆管等による保持ケーブルの切断によシ
可動できる状態となり、上゛記渦巻バネ（６）のバネ力
によシ展開をはじめる。展開は渦巻バネ（６）のバネ力
でヒンジレバー（５）を回転させる事により折れ１９部
材＋１）ｌ！ｆ合ピン（７Ｃ）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が進行する。折れ曲り
部材（１）が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１１）の折れ曲り面での接触面圧力とが
釣合い、折れ１９部材（１）は運動を停止する。これが
展開形状で構造は三角格子のみで結合された形状となる
。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。

〔発明が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、三角格子が剛い
のは各部材の結合状況が第８図に示す様に一点で結合さ
れる場合に限るのでめるが、従来の構造ではこの三角格
子が第９図に示すように多くのヒンジ結合点を持ってし
まうため剛性が出ないばかシか、不安定なリンク構造と
なってしまうのである。なお第８図及び第９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＋８１　ｆｔ結合するピンジョイン）、＋３１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１９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があった。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で展開抜形状にて構造的に安定で剛性の高い展開トラス
構造物を提供するものでおる。

〔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シ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
に伸びる６本のリブと、上記心棒の一端と主スライドヒ
ンジ間を゛スライドする同期スライドヒンジと、一端が
土記同期スライドヒンジた対し放射状にピン結合され、
かつ他端が上記６本のリブにそれぞれピン結合された６
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を備え、上記心棒の向
きを隣り合うものが逆向きとなる様に配列されるととも
に展開トラス構造物の自由端となるリブを除くリブを互
いに逆向きの心棒の結合子で結合し、かつ互いに逆向き
となる心棒上の結合子ｔ−ａ材で結合してなる複数の骨
組と、上記心棒の向きが同じとなる心棒上の結合子相互
間、上記展開トラス構造物の自由端となるリブの他端相
互間、および上記展開トラス構造物の自由端となるリブ
の他端と上記結合子相互間に有し、展開トラス構造物の
展開時それぞれの相互間に張架されるワイヤーとを取付
けたものである。

〔作用〕

この発明においては、六角錐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
消え基本モジュールである六角錐は安定な構造となり高
い剛性の獲得が容易となる。

さらに、上記の各六角錐がそれぞれ同期して展開するた
め、展開の信頼性が増し、またスプリングの力により六
角錐を展開させるための外からのエネルギーが不用とな
る。

〔実施例〕

第１図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、　　（３ａ）　、　（３ｂ）は
ピンジヨイント部を有する結合子、　Ｃ，５Ｑ）は展開
トラス構造物の自由端となるリブの他端に有する結合子
、　ｆｉ（１は先端に結合子（３）を取付けた心棒で。

隣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。αυは心棒ＱＩ上をスライドする主スライドヒンジ
、１７Ｊは一端が上記主スライドヒンジａυに放射状に
ピン結合され、上記心棒の軸方向に対し直交になる方向
に展開可能なリブで、上記心棒ｕｌ上の結合子（３ａ）
とは逆向きとなシ、隣接する逆向きの心棒ｑＩ上に取り
付けられた結合子（５ｂ）にピン結合される。又上記展
開トラス構造物の自由端となるリブは結合子（３Ｃ）に
結合されている。

０は上記心棒（１１の先端に取り付けられ穴結合子（５
ａ）相互間、　　（３ｂ）　　相互間、上記展開トラス
構造物の自由端に配置された結合子（５Ｃ）相互間。

及び上記心棒上に取付けられた周辺部結合子（３ａ）と
上記展開トラス構造物の自由端に配置された結合子（３
Ｃ）相互間に取り付けられたワイヤーで。

上記展開トラス構造物の展開時に引張られる様に設定さ
れたものである。

（２）は上面側の結合子（３ａ）と下面側の結合子（５
１））　、　（３０）　　をピン結合によシ結合する斜
部材。

α４は結合子（３）と主スライドヒンジσυの間の心棒
上をスライドする同期スライドヒンジ、　１１ｃＪは上
記同期スライドヒンジＩに一端をピン結合し、他端をリ
ブσ２上にピン結合した同期梁を示す。

第２図は第１図Ｏ部を拡大した図で、　ｕｌ！は展開時
に主スライドヒンジ（１１１の下死点をきめるストッパ
ー、住ηは本発明の展開トラス構造物を展開させる駆動
力を与えるコイルばね、θは心棒旺υとリブαりのなす
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展開動作釦つ
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α１上の結合子１例えば（３ａ）と上記心
棒Ｑｌ上の主スライドヒンジ０υと。

上記主スライドヒンジα９に一端をピン結合され次リブ
［１２の他端に結合された別の結合子１例えば（３ｂ）
を３もの頂点とする三角形はつぶれており。

第２図に示すリブσ２と心棒ａ１の角度θは零になって
いる。展開はコイルばねαηのばね力により主スライド
ヒンジαＢと同期スライドヒンジｎ４１ｉＪ′ｌ’ｉｉ
押し広げる事によってなされる。上記主スライドヒンジ
αＤと同期スライドヒンジＩ間の距離が増大すると、心
棒０上の結合子（３ａ）と上記主スライドヒンジＱ１１
間の距離が増大するが、上記結合子（５ａ）と上記側の
結合％　（３ｂ）　　との距離が斜部材（２）にて一定
長に保たれ、更に上記側の結合子（５ｂ）と上記主スラ
イドヒンジａυ間の距離もリブσ２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９．上
記リブ［１３と心棒Ｑ１のなす角度θは増大する。上記
リブｒ１２と心棒−のなす角度θが増大すると、上記側
の結合子（３ｂ）と、上記主スライドヒンジ（ＩＩＩＫ
一端をピン結合された別のリブα２の他端に設けられた
更に別の結合子９例えば（５３）　、間の距離も増大す
る。上記主スライドヒンジαＢがストッパーＩＬ［９の
近（に来ると、上面側結合子（３ａ）相互間、下面側結
合子（５１））　ｌ　（３０）相互間、並び忙上面側自
由端にある結合子（３ａ）と下面側自由端にある結合子
（３ｃ）相互間のワイヤー〇は張架される。上記ワイヤ
ー０３は主スライドヒンジａＢがストッパーＬｅに当る
まで張架され続ける。張架されたワイヤー峙は結合子（
３１？　ＩＪプ０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３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。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおシワイヤーを各六角錐頂点
間に張架しガタのない構造としているため高い剛性を容
易に得られるという効果がある。

またこの発明は、リブと心棒間に展開の同期をとる同期
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、展開が同期し展開の信頼性が上り、自刃で展開が
達成されるという効果がある。

【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
構造物の概念図、第２図はこの発明の実施例における部
材結合部を示す図、第３図はこの発明の実施例における
展開途中の形状を示す図。 第４図は従来例での展開抜形状の図、第５図は従来例で
の斜部材結合部を示す図、第６図は従来例での三角格子
の折れ曲）部材の機構を示す図、第７図は従来例での展
開途中の形状を示す図、第８図は従来考えられていた三
角格子の物理モデル図。 第９図は従来例における三角格子の実際の物理モデル図
を示す。 図において、（１）は折れ曲９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）は渦巻バネ、（７）は結合ピン、（８）は基
本部材、（９）はピンジヨイント、　ＣＬＩは心棒、　
ｔｔｎは主スライドヒンジ、σ２はリブ、（Ｉ３はワイ
ヤー、　ｕ４）は同期スライドヒンジ、四は同期梁、住
ｅはストッパー、　ｌ？）はコイルバネである。 なお図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一端にピンジョイント部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
   しそれぞれ直交になる方向に展開可能な６本のリブ、上
   記心棒の一端と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、かつ他端が上記６本のリブにそ
   れぞれピン結合された６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
   を備え、上記心棒の向きを隣り合うものが逆向きとなる
   様に配列されるとともに展開トラス構造物の自由端とな
   るリブを除くリブを互いに逆向きの心棒の結合子で結合
   し、かつ互いに逆向きとなる心棒上の結合子を斜部材で
   結合してなる複数の骨組と、上記心棒の向きが同じとな
   る心棒上の結合子相互間、上記展開トラス構造物の自由
   端となるリブの他端相互間、および上記展開トラス構造
   物の自由端となるリブの他端と上記結合子相互間に有し
   、展開トラス構造物の展開時、それぞれの相互間に張架
   されるワイヤーとを具備した事を特徴とする展開トラス
   構造物。