JPH02135902A - 展開トラスアンテナ - 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〕 この発明は高い収納性を有し、軽量な展開トラスアンテ
ナ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お
よび信頼性が向上し、宇宙利用に経済的なメリットが生
まれて米た。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
開トラス構造方式が盛んに開発されてきた。これは、宇
宙においては展開構造方式が最も経済的に、巨大なアン
テナを構築できると思われているからである。

第５図は上記展開トラスアンテナに対し、米国学術誌「
工ＥＫＥ　ＴＲＡＮＳＡＣＴ工０Ｎ８ＡＮＤ　ＰＲＯＰ
ＡＧＡＴＩＯＮＳＪＡＰ−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。

図中、（１）は本トラス構造の上下面の三角格子を構成
し、中央部で折れ曲がる事の可能な折れ曲がり部材、（
２）は上下面の三角格子を支える斜部材、（３）は上記
折れ曲がシ部材ｆｌｌとｆ＋部材（２）をピン結合する
結合子である。

第６図は第５図における破線の円で囲まれたＡ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、折れ曲がり部材（１１および斜部材（２１を結合子
（３）とビン結合させるものである。

第７図は第５囚における破線の円で囲まれたＢ部の拡大
図で、折れ曲がシ部材（１）の中央折れ曲がシ部の詳細
を示す図で、図中（５）は中央部をピン結合した２枚の
板よ構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１方の付根部に取付けられ、上記折れ曲
がり部材（１１をＨＭ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）は上記折れ曲がり部材
＋１１とヒンジレバー（５１を結合する結合ビン、　　
（７ａ）および＜７ｂ）？−１ヒンジレバー（５）と折
れ曲がり部材（１１を結合するビン、（７０は折れ曲が
９部材（１１同志を中央部で結合する結合ビンである。

上記構造は、３本の折れ曲が９部材（１１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アン
テナとも呼ばれている。第８図は上記展開トラスアンテ
ナの展開途中を示す図である。

また、展開中のワイヤーについては、特に処置はしてい
ない。

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アンテナは、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
回転させる事により折れ曲が９部材（１１を結合ビン（
７Ｃ）回りに回転させながら伸展させる。折れ曲がシ部
材（１１の伸展により上下面の結合子（３）は放射状に
広がシＭ開が進行する。折れ曲がシ部材（１）が直線状
に伸展すると、ヒンジレバー（５）および渦巻バネ力に
よシ生じる回転トルクと、折れ曲がシ部材（１）の折れ
曲か９面での接触面圧力とが釣合い。

折れ曲が９部材（１１は運動を停止ブーる。これが展開
形状で構造は三角格子の壱で結合された形状となる。三
角格子は基本的に硬い女定な構造であシ。

従来この種の構造は非常に硬い構造で、展開アンテナの
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課題〕

従来の構造は、実靜には各部材の結合点が１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らかい
構造となっている。すなわち、三角格子が硬いのは各部
材の結合状況が第９図に示す様に１点で結合される場合
に限るのであるが。

従来の構造ではこの三角格子が第１０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はか
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９図および第１０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
るビンジョイン）、ｆ３１は上記ビンジヨイント（９）
にょフ基本部材（８）を結合する結合子である。

以上説明した様に折れ曲がシ部材を用いる従来の展開ト
ラスアンテナは基本的に不安定な構造のため、展開アン
テナ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。

また、上記展開トラスアンテナは収納状態から展開状態
への移行時に、アンテナ下側の結合子相互間を張架する
ワイヤー０３が、格納時には心棒αａｌＣはぼ平行に垂
れ下がっているため心棒＋ＩＧへ絡まり結合子（３１の
間が広がってワイヤー張力で心棒を折曲げたシ破損させ
るという問題点もあった。

この発明は上記の課題を解決するためになされたもので
展開後形状にて構造的に安定で剛性が高く、展開中ワイ
ヤーによる折曲げ破損の無い展開トラスアンテナを提供
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明による展開トラスアンテナは、一端にビンジヨ
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ビン結合され放射
状に伸びるＮ（Ｎは４，６）本のリプと、上記心棒の一
端と生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、一端が上記同期スライドヒンジに対し放射状に
ビン結合され、かっ他端が上記Ｎ本のリプにそれぞれビ
ン結合されたＮ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シ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アンテナの自由端となるリ
プを除くリプを互いに逆向きの心棒の結合子を結合し、
かつ互いに逆向きとなる心棒上の結合子を斜材で結合し
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、上記展開トラスアンテナの自由端と
なるリプの他端相互間、および上記展開トラスアンテナ
の自由端となるリプの他端と上記結合子相互間に有し、
展開トラスアンテナの展開時それぞれの相互間に張架さ
れるワイヤーと上記心棒上のストッパーと上記ワイヤー
中央部を結合し、展開トラスアンテナの展開時相互間に
張架されるワイヤーとを備え、上記展開トラスアンテナ
の下側の主スライドヒンジ部と心棒上の周辺結合子とそ
れに隣接する結合子で作られる四角形内のワイヤーが、
展開中に心棒等の破損を防ぐよう帯状の平らな形状にし
たものである。

〔作用〕

この発明においては、Ｎ（Ｎは４，６）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プに圧縮力を生
じさせ、力の平衡状態を実現させているため、ピン結合
されに部分のガタは消え基本モジュールであるＮ角錐は
安全な構造となシ高い剛性が容易となる。さらに、上記
Ｎ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よ５Ｎ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。

また、収納時に、帯状の平らなワイヤーは結合子によシ
作られる四角形のほぼ中央ＶＣＵ字形で弾性変形して位
置し、展開中ワイヤーが心棒へ寄って引っ掛かることが
無くなる。

〔実施例〕

第１（２）はこの発明の実施例を示す展開形状での六角
錐の展開トラスアンテナを示す図で、（２）は斜部材、
　　（３ａ）、（３ｂ）はビンジヨイント部を有する結
合子、（３りはに開トラスア／テナの自由端となるリプ
の他端に有する結合子であシ、斜部材（２）は上面側の
結合子（３ａ）と−ト面側の結合子（ｊｂ）、（３ｃ）
全ビン結合によシ結合している。αＧ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００上をスライ
ドする主スライドヒンジ、　Ｑ２は一端が上記主スライ
ドヒンジα９に放射状にビン結合され。

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
プで、上記心棒Ｑｏ上の結合子（３ａ）とは逆向きとな
シ、隣接する逆向きの心棒ＣＩ［ｌ上に取り付けられた
結合子（３ｂ）にピン結合さＩする。又上記展開トラス
アンテナの自由端となるリプは結合子（３Ｃ）に結合さ
ｎている。（１４＋は結合子（３）と主スライ　ドヒン
ジαυの間の心棒上をスライドする同期スライドヒンジ
、任！９は上記同期スライドヒンジＩに一端をピン結合
し、他端’ｋ　ＩＪプｆｉ２上にピン結合した同期梁を
示す。

０８は展開トラスアンテナの鏡面部となる導電性を有す
る金拠性ネット、展開時及び収納時の形状を支持、固足
する。α９はネットαｇのネット固定具。

ｔ２Ｄは帯状ワイヤである。

第２図は第１図Ｃ部を拡大した図で、αＧは展開時に主
スライドヒンジαυの下死点をきめるストッパー、αで
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
るコイルはね、偶はネットα梯を心棒ＯＧの高さによシ
調整するネット趣整ナツト、θは心棒αＯとリプα２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。

第３図はこの発明の展開トラスアンテナの展開途中を示
す囚である。

第４図は第３図の帯状ワイヤー０９周辺部を拡大した因
であり、＠は各心棒Ｃ１Ｃｌの下側にあり、ネット形状
の調節をするネット調整具で、Ｑυは上記展開トラスア
ンテナの下側の主スライドヒンジ部の結合子（３）と周
辺結合子（３ａ）とそれに隣接する結合子（６Ｃ）で作
られる四角形内の平らな形状をした帯状ワイヤーである
。

上記の様に構成された展開トラスアンテナの展開動作に
ついて以下に説明する。この発明の展開トラスアンテナ
は、格納時に心棒α１上の結合子。

例えば（３ａ）と上記心棒αａ上の主スライドヒンジａ
Ｂと上記スライドヒンジαυに一端をピン結合されたリ
プ（１２の他端に結合された別の結合子２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図に示すリプ（１２と心棒（ＩＧの角度θは零にな
っておシ、第４因に示す様に上記展開トラスアンテナ下
側の帯状ワイヤーＱυはＵ字形に弾性変形している。展
開は第２図に示すコイルバネαηのばね力により主スラ
イドヒンジ（１１１と同期スライドヒンジα滲間を押し
広げる事によってなされる。上記主スライドヒンジαＢ
と同期スライドヒンジα０間の距離が増大すると、心棒
αＧ上の結合子（５ａン　　と上記主スライドヒンジ０
９間の距離が増大するが、上記結合子（５ａ）と上記別
の結合子（５ｂ）との距離が斜部材（２）にて一定長に
て保たれ、更に上記別の結合子（５ｂ）と上記主スライ
ドヒンジ１１間の距離もリプα２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
リプＱ２と心棒０１３のなす角度θは増大すると、上記
別の結合子（５ｂ）と、上記主スライドヒンジαＢに一
端をピン結合された別のリプａ’ａの他端に設けられた
更に別の結合子２例えば（３Ｃ）間の距離も増大する。

上記三角形の広が９とともに、上記展開トラスアンテナ
下面側の主スライドヒンジ０υ部の結合子（３）と周辺
結合子（６ａ）と上記（６ａ）に隣接する結合子（３ｃ
）　　ＶＣよる四角形も広かり、その中央部で弾性変形
している帯状ワイ＾’−ａｎもまた。張力を得て結合子
（３）寄りから広がる。

上記スライドヒンジσυがストッパーθＧの近くに来る
と、上面側結合子（３ａ）相互間、下面側結合子（３ａ
）、（３ｃ）相互間、並びに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
帯状ワイヤーＱ１１は張架され、主スライドヒンジＩが
ストッパー饅に当たる手前で帯状ワイヤー〇υがほぼ一
直線状になる。ここまで、帯状ワイヤーＱ１１は上記結
合子（３）で作られる四角形のほぼ中央でＵ字形に弾性
変形している。この為、帯状ワイヤーｃ２υは心棒αＪ
へ引っ掛かることなく、上記心神αａの破損を防ぐ。帯
状ワイヤーａｉ＋は主スライドヒンジαｌｌがストッパ
ーαＧに当たる才で張架され続ける。張架された帯状ワ
イヤーＩ２υは結合子（３）をリプα２側へ押し付ける
ため、ビン結合部がなくなり、展開トラスアンテナは剛
性の高いアンテナとなる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明はＮ角錐を構成する各頂点相互間
に張架された帯状ワイヤー、心棒上のストッパーと上記
帯状ワイヤーの中央部を結合し。

展開トラスアンテナの展開時相互間に張架される帯状ワ
イヤーとを設けることによシガタのない構′Ｌな乙ため
高い剛性を容易に得られ、また、帯状ワイヤーをＵ字形
に弾性変形する為、ワイヤーのふらつきによる心棒、帯
状ワイヤーの破損を防ぐことが容易であるという効果が
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トラス。 アンテナの概念図、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を示す
展開途中の形状を示す図、第４図はこの発明の実施例の
帯状ワイヤー周辺部を示す図。 第５図は従来例での展開抜形状の図、第６図は従来例で
の斜部材結合部を示す図、第７図は従来例での三角格子
の折れ曲が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９図は
従来考えられていた三角格子の物理モデル図、第１０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９曲がり部材、（２１は斜部材
。 （３）は結合子、（４１はウェブ、（５）はヒンジレバ
ー、（６）は渦巻バネ、（７）は結合ピン、　（８１ｉ
ｊ基本部材、（９）はビンジヨイント、ａαは心棒、α
υσ主スラスライドヒンジｚはリブ、０３はワイヤー、
α心は同期スライドヒンジ、　Ｑ９は同期梁、αｅはス
トッパー、ＧＤはコイルバネ、錦はネット、α９はネッ
ト固定具、囚はネット調整ナラ）、Ｏｎは帯状ワイヤー
である。 なお２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
   ぞれ直交する方向に展開可能なＮ（Ｎは４、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Ｎ本のリ
   ブにそれぞれピン結合されたＮ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アンテナの自
   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、上記展開トラスアン
   テナの自由端となるリブの他端相互間、および上記展開
   トラスアンテナの自由端となるリブの他端と上記結合子
   相互間を結合し、展開トラスアンテナの展開時、それぞ
   れの相互間に張架されるワイヤーと、上記心棒上のスト
   ッパーと上記ワイヤー中央部を結合し、展開トラスアン
   テナの展開時相互間に張架されるワイヤーと、上記展開
   トラスアンテナの鏡面部分となる導電性を有する金属性
   のネットと、上記ネットの展開時形状を調節する心棒に
   取付けたネット調整ナットと、上記結合子とネット調整
   ナットで鏡面となるネットを支えるネット固定具とを備
   え、さらに上記展開トラスアンテナの納時に下面側の主
   スライドヒンジ部と心棒上の一つの周辺部結合子とそれ
   に隣接する結合子で作られる四角形内のワイヤーを帯状
   の平らな形状にした事を特徴とする展開トラスアンテナ
   。