JPH02133300A - 伸展構造物、及びこれを用いたアンテナと展開型太陽電池 - 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） 本発明はアンテナのフィードマストなどに利用される伸
展構造物に関する。

（従来の技術） 従来から伸展構造物についてはいくつかの提案がなされ
ている。例えばＵ　Ｓ　Ｐ４，５３２，７４２に記載さ
れている伸展構造物はコイラブル・マス１〜と呼ばれて
いるものであり、弾性体の変形を利用し、棒状の部材を
コイル状に捩りながら収納するものである。この構造物
は収納効率がよく軽量であるという特徴を持っている。

しかし伸展に材料の弾性変形を利用しているため、本質
的に高剛性ではない。そのため先端部に重紙物を固定す
るような用途には向いていない。

また、Ｕ　Ｓ　Ｐ４，５５７，０８３に記載されている
伸展構造物は、ヒンジと部材を組み合わせて伸展構造物
を形成したものである。この構造物はある程度高剛性で
あるが、ヒンジや部材の数がかなり多く複雑となってし
まい、信頼性が要求される宇宙構造物には適していない
。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように従来は、収納効率のよい伸展構造物は剛性
が低く、また剛性の高い伸展構造物にあっては部材数が
多く複雑になってしまう傾向にあった。本発明はこうい
った問題に対処するべくなされたものであり、収納効率
と剛性に優れながらも簡単な構造である伸展構造物の提
供を目的とする。また同時に、この伸展構造物を用いて
構造と情報信号の安定したアンテナを提供すること、そ
してこの伸展構造物を用いて太陽エネルギを有効に得る
ことのできる展開型太陽電池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） 上記の目的を達成するために本発明においては、■　−
本の折曲軸を有し、伸展完了時に折曲軸が固定され略平
面を形成する単位部材を、その伸展方向をそろえて複数
並設し、伸展した状態では単位部材の伸展方向から見て
単位部材の全てが一か所で接するように結合した伸展構
造物、もしくは、 ■　これら単位部材が伸展方向に複数枚連結されるよう
に、前記伸展構造物を複数連結してなる伸展構造物とし
た。また ■　前記伸展構造物をフィードマストして用いたアンテ
ナとした。また、 ■　前記単位部材として太陽電池パドルを用いた展開型
太陽電池とした。

（作　　用） ■　もしくは■記載の伸展構造物とすると、折り畳んだ
状態での伸展方向厚みが薄いため収納性が良く、伸展し
た状態では伸展方向及びこの方向と垂直な方向に対する
剛性の大きな伸展構造物となる。また■記載のアンテナ
とすると、フィードマストの安定性が良くなる。また■
記載の展開型太陽電池とすると、全体の強度を維持しな
がら太陽電池パドルの受光面を七分広くすることができ
る。

（実　施　例） 以下、図面に従って本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の伸展構造物の第１の実施例であり、伸
展構造物の伸展状態を示す斜視図である。

本実施例に係る伸展構造物上は、図面上下方向に伸びた
３枚の屏風状部材２，３．４が１２０°間隔で結合され
ており、また、各屏風状部材２，３゜／１は、例えば屏
風状部材２に注目した場合、実線で示す３枚の単位部材
２ａ、　２ｂ、　２ｃが結合して屏風状部材２が形成さ
れている。

ここで、各部材の結合状態について述べる。３枚の単位
部材２ａ、　２ｂ、　２ｃは結合軸５ａ、５ｂにて軸回
りに回動可能に結合されている。但し、回動範囲は第７
図に示すようにＯ°≦α≦１８０°に設定されており、
α＝１８０°となったときに結合軸５ａ。

５ｂに設けられたここでは図示しないストッパにより角
度が固定される。また、単位部材２ａ、　２ｂ、　２ｃ
の中央部に位置する折曲軸６ａ、　６ｂ、　６ｃ　（点
線で示す）も、単位部材２ａ、　２ｂ、　２ｃの上部と
下部を折り曲げるように回動可能に保持している。この
折曲軸６ａ、　６ｂ、　６ｃにも前述した結合軸５ａ、
５ｂと同様に図示しないストッパが設けられている。そ
して第７図に示すように、折曲軸６ａ、　６ｂ、　６ｃ
は結合軸５ａ。

５ｂと反対側に回動範囲を有するように組立てられ、屏
風状部材２全体として図面上下方向に屏風状に伸展可能
となっている。以上の構成は屏風状部材３．４に関して
も全く同様であり、結合軸及び折曲軸の回動範囲に関し
ては、第１図の図面上方がら伸展構造物１を見た場合［
ニ、各単位部材２，３゜４の折れ曲がる向きが同じとな
るように組合せられている。

屏風状部材２，３．４は、上底端、下底端を含む４カ所
に存在する図示しない結合部７ａ、　７ｂ、　７ｃ。

７ｄ　（結合部７ａ、７ｄは屏風状部材２，３．４の両
底端に位置する）及び結合部の間に位置する図示しない
固定部８ａ、　８ｂ、　８ｃによって結合している。結
合部７ａ、　７ｂ、　７ｃ、　７ｄは例えば結合部７ｂ
、７ｃを例にとると、単位部材２ｂ、　３ｂ、　４ｂの
伸展時に結合軸５ａ。

５ｂ、　５ｃ、　５ｄ、　５ｅ、　５ｆが独立して軸回
りに回動できるように、結合軸５ａ＋　５ｂ、　５ｃ、
　５ｄ、　５ｅ、　５ｆを回動自在に軸支しており、伸
展構造物１が伸展し終えた状態で回動不可能となるよう
にロックされる。

また、固定部８ａ、　８ｂ、　８ｃは、各屏風状部材２
，３゜４の伸展完了時に働くものであり、伸展完了状態
を保つように各折曲軸を一点でまとめ、ロックする機能
を有する。

以上のような構造により、伸展時の伸展構造物１は第１
図のような堅固な状態を保つ。次にこの伸展構造物１の
伸展状態を図面を追いながら説明する。第２図（ａ）は
伸展構造物１が完全に折り畳まれた状態を示しており、
この状態で収納や運搬が行われる。第２図（ａ）を図面
上方から見ると、第２図（ｂ）のように、折り曲げられ
た単位部材２ａ。

３ａ、４ａが結合部７ａを中心に等間隔に配置されるよ
うになっており、各屏風状部材２，３．４がその下側に
重なるように畳まれている。第３図は伸展構造物１の伸
展の途中の状態を示しており、結合部７ａ、　７ｂ、　
７ｃ、　７ｄによって結合した各屏風状部材２．３．４
は、例えば屏風状部材２を例にとると、結合軸５ａ、　
５ｂ　（若しくは折曲部６ａ、　６ｂ、　６ｃ）がバネ
やアクチュエータなどによって回転するに従って伸展し
てゆく。そして各屏風状部材２，３．４が伸展し終える
と固定部８ａ、　８ｂ、　８ｃがそれぞれの単位部材２
ａ〜２ｃ、　３ａ〜３ｃ、　４ａ〜４ｃを一点にて固定
しロックする。そして最終的に第１図のような伸展構造
物１へ伸展完了するものである。

このような構造及び伸展動作を行う本発明の伸展構造物
１とすると、まずその折り畳まれた状態では各屏風状部
材２，３．４が屏風状に折り畳まれてかつ互いに干渉し
ないように重なり合っており、各屏風状部材２．３．４
の折り畳み時の厚さがそのまま伸展構造物１の折り畳み
時の厚さとなっている。そのため、収納効率が非常に優
れている。もちろん干渉して重なり合ってもその厚さは
十分薄くなる。次に伸展途中の状態を考えると、上述し
たように屏風状に折り畳まれていたものを平面上にする
ような伸展を行い、かつ各屏風状部材２，３．４の結合
に係る結合部７ａ、　７ｂ、　７ｃ、　７ｄに無理な力
が掛かることも無いので、伸展がスムーズに行われる。

更に伸展後の状態を考えると、上述したように３枚の屏
風状部材２，３．４が１２０°間隔で結合しているため
、屏風状部材の枚数に対する強度が最も高くなり、伸展
方向と直角方向に対する耐久力に優れている。また、屏
風状め精度が高く保たれ、先端部に計ａｌＩ■１機器な
どを取付けるよ′うな用途にも適する。また１機構的に
見ても複離な箇所がなく、信頼性を要求される宇宙用構
造物にも適する。

尚、第２図（ａ）に示す端部９を結合部７ａに一致する
ように構成し、結合軸及び折曲軸の回動範囲を、屏風状
部材２，３．４の折れ曲がる向きが一部異なるように組
合わせてもよい。この場合でも、折り畳んだ状態での厚
さは十分薄くなり、伸展時の強度も十分な伸展構造物と
なる。

第４図は本発明の伸展構造物の第２の実施例であり、伸
展構造物の伸展状態を示す斜視図である。

本実施例に係る伸展構造物１１は図面上下方向に伸びた
３枚の屏風状部材１２．１３．１４が１２０°間隔で結
合されており、また各屏風状部材１２．１３．１４は例
えば屏風状部材１２に注目した場合、−点鎖線により仮
想的に分割された４枚の単位部材１２ａ、　１２ｂ。

１２ｃ、　１２ｄが結合して屏風状部材１２が形成され
ている。

ここで、各部材の結合状態について述へる。４枚の単位
部材１２ａ、　１２ｂ、　１２ｃ、　１２ｄは結合軸１
５ａ。

１５ｂ、　１５ｃ　（−点鎖線で示す）にて結合された
ような構成となっているが、実際には単位部材１２ａの
下部と単位部材１２ｂの上部（斜線で示す）つまり点線
で区切られた部分は一連の部材で成っている。

従ってここでは形式上第１の実施例と同様に結合軸１５
ａ、　１５ｂ、　１５ｃの概念を取り入れているが、結
合軸１５ａ、　１５ｂ、　１５ｃは実質的な動作は行わ
ない。

単位部材１２ａ、　１２ｂ、　１２ｃ、　１２ｄの中央
に位置する折曲軸１６ａ、　１６ｂ、　１６ｃ、　１６
ｄ　（点線で示す）は、単位部材１２ａ、　１．２ｂ、
　１２ｃ、１２ｄの上部と下部を折り曲げるように回動
可能に保持している。この折曲軸１６ａ、　１６ｂ、　
１６ｃ、　１６ｄには第１の実施例と同様に、単位部材
１２ａ、　１２ｂ、　１２ｃ、　１２ｄが平面状に伸展
したときに角度が固定されるストッパ（図示せず）が設
けられている。そして第８図に示すように、折曲軸１６
ａ、　１６ｃは折曲軸１６ｂ、　１６ｄと反対側に回動
範囲を有するように組立てられ、屏風状部材１２全体と
して図面上下方向に屏ｊ虱状に伸展可能となっている。

以上の構成は屏風状部材１３．１４に関しても全く同様
であり、折曲軸の回動範囲に関しては、第４図の図面上
方から伸展構造物１１を見た場合に、各単位部材１．２
．１３．１４の折れ曲がる向きが同じとなるように組合
せられている。

屏風状部材１２．１３．１４は、上底端、下底端を含む
５カ所に存在する図示しない１７ａ、　１７ｂ、　１７
ｃ。

１７ｄ、　１７ｅ　（結合部Ｌ７ａ、　　　　　　　　
　１７ｅは屏風状部材１２．１３．１４の両底端に位置
する）及び結合部の間に位置する図示しない固定部１８
ａ、　１８ｂ。

１８？ｔ、　１８ｄによって結合している。結合部１７
ａ、　１７ｂ。

１７ｃ、　１７ｄ、　１７ｅは例えば結合部１７ｂ、　
１７ｃを例にとると、単位部材１２ｂ、　１３ｂ、　１
４ｂの伸展時に結合軸１５ａ、　１５ｂ、　１５ｃ、　
１５ｄ、　１５ｅ、　１５ｆが軸回りに回動されるよう
に、結合軸１５ａ、　１５ｂ、　１５ｃ、　１５ｄ、　
１５ｅ。

１５ｆを回動自在に軸支しており、伸展構造物１１が伸
展し終えた状態で回動不可能となるようにロックされる
。また、固定部１８ａ、　１８ｂ、　１８ｃ、　１８ｄ
は、各屏風状部材１２．１３．１４の伸展完了時に働く
ものであり、伸展完了状態を保つように各折曲軸を一点
でまとめ、ロックする機能を有する。

以上のような構造により、伸展時の伸展構造物１１は第
４図のような堅固な状態を保つ。次にこの伸展構造物１
１の伸展状態を図面を追いながら説明する。第５図（ａ
）は伸態構造物１１が完全に折り畳まれた状態を示して
おり、この状態で収納や運搬が行われる。第５図（ａ）
を図面上方から見ると、第５図（ｂ）のように、折り曲
げられた単位部材１２ａ。

１３ａ、　１４ａの各上部が、結合部１７ａを中心に等
間隔に配置されるようになっており、各屏風状部材１２
゜１３、１４がその下側に重なるように、そして例えば
屏風状部材１２は一部が屏風状部材１４の間にはいり込
むような状態に畳まれる。第６図は伸展構造物１１の伸
展の途中の状態を示しており、結合部１７ａ。

１７ｂ、　１７ｃ、　１７ｄ、　１７ｅによって結合し
た各屏風状部材１．２．１３．１４は、例えば屏風状部
材１２を例にとると、折曲軸１６ａ、　１６ｂ、　１６
ｃ、　１６ｄがバネやアクチュエータなどによって回転
するに従って伸展してゆく。そして各屏風状部材１２．
１３．１４が伸展し終えると固定部１８ａ、　１８ｂ、
　１８ｃ、　１８ｄがそれぞれの単位部材＋２ａ〜１２
ｄ、　１３ａ−１３ｄ、　１４ａ−１４ｄを一点にて固
定しロックする。そして最終的に第４図のような伸展構
造物１１へ伸展完了するものである。

このような構造及び伸展動作を行う本発明の伸展構造物
１１とすると、その折り畳まれた状態では各屏風状部材
１２．１３．１４が互いに干渉するように重なり合って
いるが、本実施例では結合軸に実質的な厚みがないと考
えてよいため、折り畳み時の厚さは第１の実施例に比べ
、折曲軸の数が多いにもかかわらず薄くすることができ
る。もちろん折す畳まれた状態で互いが干渉していても
、伸展の途中では干渉は起きない。

尚、第１及び第２の実施例においては、単位部材２ａ−
２ｃ、　３ａ−３ｃ、　４ａ−４ｃ、　１２ａ−１２ｄ
、　１３ａ−１３ｄ。

１４ａ−１４ｄ　（第２の実施例にあっては第４図中斜
線で示した部分）は、単なる板状の部材でもよいが、第
９図に示すようなフレーム１９とワイヤ２０とで構成さ
れる部材であってもよい。こうすることによって、全体
の剛性を保ちながらもより軽址な伸展構造物１，１１と
することができる。本発明の伸展構造物においてはその
伸展の途中で互いが干渉しないため、このような簡単な
構成の単位部材としても損傷が生じる心配がなく、伸展
構造物の信願性が保たれる。また、各屏風状部材は１２
０°間隔でなくてもよく、全体が略Ｙ字状であったり、
あるいはＴ字状であっても十分な強度を得ることができ
る。また、屏風状部材の枚数はもちろん４枚以上であっ
てもよく、より強度の大きい伸展構造物となる。また、
屏風状部材を形成する単位部材の枚数は一枚であっても
もちろんよい。

第１０図は、本発明の伸展構造物をアンテナのフィード
マストに用いたものである。伸展構造物からなるフィー
ドマスト２２は一底辺がアンテナ２１の中央部に固定さ
れ、他底辺には電波の受信（または発信）を行う副反射
鏡２３が、フィードマスト２２と中心軸を同一にして固
定されている。

このようなアンテナ２１とすると、アンテナの運搬時な
どにアンテナの面方向の厚みを極力小さくすることがで
きるため、運搬性、収納性がよくなる。また、屏風状部
材の表面方面が、副反射鏡が受信（または発信）する電
波方向と平行となるたを め、フィードマストが電波妨害キすることがなく、構造
、情報信号の共に安定なアンテナとなる。

第１１図は本発明の第３の実施例を示す伸長構造物２４
であり、同時に全体として展開型太陽電池２４を構成し
ている。第１の屏風状部材である太陽電池パドル２５と
第２の屏風状部材である屏風状補強部材２６とが、太陽
電池パドル２５の上底辺、下底辺及び折曲軸の中央部並
びに位置する図示しない結合部２７ａ、　２７ｂ、　２
７ｃ、　２７ｄ及び固定部２８ａ、　２８ｂ。

２８ｃにより、９０°の角度をもって結合し展開型太陽
電池２４を形成しており、共に屏風状の伸展動作域動作
時における各部の動作は第１及び第２の実施例と同じで
ある。そして例えばこの展開型太陽電池２４を宇宙空間
で用いる場合、人工衛星打ち上げ時にはここでは図示し
ないワイヤなどによって伸展不可能な状態、つまり折り
畳まれた状態で衛星構体に固定される。そして軌道上で
このワイヤを切断することによって、屏風状補強部材２
６の結合軸２９ａ、　２９ｂや折曲軸３０ａ、　３０ｂ
、　３０ｃに取り付けられたバネやアクチュエータなど
の力により伸展するものである。

本実施例において、第１の屏風状部材を太陽電池パドル
２５とすることによってその受光面を十分に広くするこ
とができる。そのため太陽エネルギの、吸収量を多くす
ることができる。一方、第２の屏風状部材を屏風状補強
部材２６とすることによってその表面積を小さくしても
全体の強度を維持することかできるというメリットがあ
る。また、太陽電池パドル２５と屏風状補強部材２６と
が互いに干渉しないように展開するため、太陽電池パド
ルのの表面に損傷が生じることがない。更に、第１及び
第２の屏風状部材が前述したように９０’の角度をもっ
て結合しているため、伸展完了時の特に太陽電池パドル
２５の強度を最大としている。そして、太陽光に対して
太陽電池パドル２５が直交したとき、つまり太陽エネル
ギの吸収量が最大となる状態において、屏風状補強部材
２５は太陽光を遮ることがない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、収納性が良くてしかも伸
展時の剛性が大きいながらも構造の簡単な伸展構造物が
提供される。また、フィードマストの安定性が高く、し
かもフィードマストによる電波妨害の恐れのないアンテ
ナが提供される。また、全体の強度を維持しながら太陽
電池パドルの受光面を十分広くすることのできる展開型
太陽電池が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の伸展構造物の第１の実施例
を示す斜視図及び上面図、第４図乃至第６図は本発明の
伸展構造物の第２の実施例を示す斜視図及び上面図、第
７図乃至第８図は伸展構造物を構成する屏風状補強部材
を示す模式図、第９図は屏風状部材を構成する単位部材
を示す正面図。 第１０図は本発明のアンテナを示す斜視図、第１１図乃
至第１２図は本発明の展開型太陽電池を示す斜視図であ
る。 １．１１・・・伸展構造物 ２、３．４．１２．１３．１４・・・屏風状部材２ａ〜
２ｃ、　３ａ−３ｃ、　４ａ〜４ｃ、　１２ａ−１２ｄ
、　１３ａ〜１：４ｄ。 １４ａ〜１４ｄ・・・単位部材 ６ａ〜６ｃ、　１６ａ”１６ｅ−折曲軸？ａ〜７ｄ、　
１７ａ〜１７ｅ−結合部８ａ〜８ｃ、　１８ａ〜１８ｄ
−・−固定部、２１・・・アンテナ　　　　　２２・・
・フィードマスト２４・・・展開型太陽電池　　２５・
・・太陽電池パドル２６・・・屏風状補強部材 第 第 図 第４図 区 〜 、／″ 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）一本の折曲軸を有し、伸展完了時に前記折曲軸が
   固定され略平面を形成する単位部材を、その伸展方向を
   そろえて複数並設し、 伸展した状態では前記単位部材の伸展方向から見て前記
   単位部材の全てが一か所で接するように結合したことを
   特徴とする伸展構造物。
2. （２）前記単位部材が伸展方向に複数枚連結されるよう
   に、前記伸展構造物を複数連結してなることを特徴とす
   る請求項１記載の伸展構造物。
3. （３）前記単位部材どうしの連結部は、折曲可能である
   ことを特徴とする請求項２記載の伸展構造物。
4. （４）前記単位部材どうしは平面状に連結されることを
   特徴とする請求項２記載の伸展構造物。
5. （５）請求項１または２記載の伸展構造物をフィードマ
   ストとして用いることを特徴とするアンテナ。
6. （６）請求項１または２記載の単位部材として太陽電池
   パドルを用いることを特徴とする展開型太陽電池。