JPH02295206A - 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１
’−工ＩＥＥ　　ＴＲ▲Ｎ８ＡＯ’ｌ’工ＯＮ８　　Ａ
ＮＤＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯＮＳＪ▲Ｐ−１１巻４号（ｔ
ｓｇｓ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シ部
材，　（２１は上下面の三角格子を支える斜部材，《３
》は上記折れ曲が）部材（１１と斜部材（２）をピン結
合する結合子である● ｆａＧ図は第５図における破線の円で囲まれた▲部の拡
大図で，（４）は結合子（３）の周辺に設けられたウェ
プで，折れ曲がシ部材（１）および斜部材（２）を結合
子（３）とピン結合させるものである。

第７図は第５図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）部の詳細
を示す図で，図中（５）は中央部がピン結合した２枚の
板よシ成る回転自在のヒンジレバー（６）は上記ヒンジ
レバ−（５）の１方の付根部に取付けられ，上記折れ曲
がフ部材（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）は上記折れ曲がシ部材
（１）とヒンジレバー（５）を結合する結合ピン（７ａ
）および（７ｂ）はピンジレバー（５）と折れ曲がル部
材（１）を結合するピン，　　（７ｃ）は折れ曲がシ部
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本の折れ曲がシ部材ｆｉｌと３本の斜
部材（２）と３ヶの結合子（３）よシ構成される四面体
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〇また，展開中のワイヤ
ーにクｂては．％に処置はしてｂ表い。

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
）可動できる状態となシ，上記渦巻バネ（６）のバネカ
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（（至）
を回転させる事によシ折れ曲が〕部材（１）を結合ピン
（７Ｃ）回）に回転させながら伸展させる。折れ曲が）
部材（１》の伸展によシ上下面の結合子（３）は放射状
に広がシ展開が進行する。折れ曲がシ部材《１〉が直線
状に伸展すると，ヒンジレバ−（５）および渦巻バネ力
によク生じる回転トルクと，折れ曲がシ部材（１）の折
れ曲がシ面での接触面圧力とが釣合い，折れ曲が〕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ｂ安定な構造であシ，従来この種の構造は非常に剛い
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，実際には各部材の結合点が１点に集中さ
れな論ため，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，三角格子が剛いのは各部
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１
０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ルか，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ｊ（９）は上記基本
部材（８）を結合するピンジョイン｝，＋３１は上記ピ
ンジョイント（９）によシ基本部材（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ａ３が，格納時には心棒ａｌｍにほぼ平行に垂
れ下がってｂるため心棒ａｌ１へ絡ま）結合子（３）間
が広がってワイヤー張力で心棒を折ル曲げたシ破損させ
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
展開後の形状が構造的に安定で剛性が高く．展開中ワイ
ヤーによる折シ曲げ破損の無ｂ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，一端にピンジョ
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Ｎ（Ｎは４，６）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７ｓ５ｙ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，上記心棒の向きを瞬シ合うものが逆向きとなる様
に配列されると共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剛性のある線材が折れ曲
るジョイントを具備し，展開中に剛性のある線材が心棒
等の破損を防ぐようにしたものである。

〔作用〕

この発明Ｋ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Ｎ角錐は安
全慶構造となク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Ｊ）Ｎ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．収納時に折シ曲げられた線材は，結合子によυ作
られる四角形のほぼ中央に位置し，展開中線材が心棒へ
寄って引っ掛かることが無くなる。

〔実施例〕

第１図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）？　（３１））はピンジョイント部を有する結
合子．　Ｃ５Ｃ−）は展開トラスアンテナの自由端とな
るリブ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）と下面側の結合子（３ｂ）（３ｃ
）をピン結合によ９結合してｂる。α●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。αＤは心棒αυ上をスラ
イドする主スライドヒンジ，α２は一端が上記主スライ
ドヒンジ（１１＋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Ｋ展開可能なリブで，上記
心棒帥上の結合子（３ａ）とは逆向きとなシ，隣接する
逆向きの心棒＋１１上に取シ付けられた結合子（３ｂ）
にピン結合される。

父上記展開トラスアンテナの自由端となるリブは結合子
（３Ｃ）に結合されている。

■は上記心棒ａＯの先端に取シ付けられた結合子（３ａ
）相互間，　　（３ｂ）相互間，　上記展開トラスアン
テナの自由端に配置された結合子（３Ｃ）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
展開トラスアンテナの自由端に配置された結合子（３り
相互間に取シ付けられた剛性のある線材で，上記展′開
トラスアンテナの展開時に引張られる様に設定されたも
のである。

ａ４は結合子（３）と主スライドヒンジ（Ｉｆ）の間の
心棒上をスライドする同期スライドヒンジ，（至）は上
記同期スライドヒンジＯに一端をピン結合し，他端をリ
ブα２上にピン結合し念同期梁を示す。ａＳ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属性ネット
，α９は展開時及び収納時の形状を支持．固定する床ツ
｝ａｌのネット固定具である。

第２図は第１図Ｃ部を拡大した図で，　ａｅは展開時に
主スライドヒンジａＢの下死点をきめるストッパー．　
（＋７＞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α１とリブａ２のなす
角度を示しておシ，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
す図である。

第４図は第３図のＤ部を拡大した図であク，翰社各心棒
（［０の下側にあ汎ネット形状の調節をするネット調整
ナットで，　ａｎ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（３Ｃ）で作られる四角形内の
線材りが折れ曲るジョイントを示す〇 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ａＩ上の結合子，例えば（３ａ）と上
記心棒舖上の主スライドヒンジａｌｌと，上記スライド
ヒンジαＤに一端をピン結合されたリブσ２の他端に結
合された別の結合子，例えば（３ｂ）を３つの頂点とす
る三角形はつぶれておシ，第２図に示すリブａ２と心棒
α０の角度θは零になっておル，第４図に示す様に，上
記展開トラスアンテナ下側の線材．＠はジョイントＱ１
ｌで折シ曲げられる。展開は第２図に示すコイルバネ鰭
のばね力によシ主スライドヒンジａ１ｌと同期スライド
ヒンジａ４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（ｌυと同期スライドヒンジαり間の距
離が増大すると．心棒ａＯ上の結合子（３ａ）と上記主
スライドヒンジαＤ間の距離が増大するが．上記結合子
（３ａ）と上記別の結合子（５’Ｆ３）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（
３ｂ）と上記主スライドヒンジαＤ間の距離もリブ（１
２の長さで保持されているため，上記３つの頂点よシな
る三角形は広が汎上記リブα２と心棒ａυのなす角度θ
は増大すると，上記別の結合子（３ｂ）と，上記主スラ
イドヒンジａｌｌに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，例えば（３Ｃ）間
の距離も増大する。上記三角形の広がシとともに，上記
展開トラスアンテナ下面側の主スライドヒンジα９部の
結合子（３）と周辺結合子（３ａ）と上記周辺結合子（
３ａ）に隣接する結合子（３Ｃ）による四角形も広がシ
，ジョイント２１）で折）曲げられている線材υもまた
，張力を得て結合子｛３）寄シから広がる。上記スライ
ドヒンジαυがストッパーα０の近くに来ると，上面側
結合子（３ａ）相互間，下面側結合子（３ａ），　（３
ｃ）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）相互間の線材（イ
）及びストッパー（Ｉ０相互間は張架され，上記下面側
の線材（至）の張力でジョイン｝　０１１によ）折れ曲
げられていた線材（自）は，主スライドヒンジ（ｉｌ１
がストッパーα０に当なる手前で線材のがほぼ一直線状
になる。格納状態から展開動作状態まで，ジョイントＱ
Ｄは上記結合子（３）で作られる四角形のほぼ中央で線
材四を折シ曲げてｂる。この為，線材（至）は心棒α●
へ引っ掛かることなく，上記心棒α０の破損を防ぐ。上
記線材（自）は主スライドヒンジα９がストッパーα０
に当たるまで張架され続ける。張架された線材＠は結合
子（３）をリブ（１６側へ押し付けるため，ピン結合部
がな〈なシ，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
に張架されたバー．心棒上のストッパーと上記バー中央
部を結合し，展開トラスアンテナの展開時相互間に張架
されるワイヤとを設けることによシガタのない構造とな
るため高い剛性を容易に得られ．また，ジョイントによ
シ線材を折シ曲げる為，展開動作中による線材のふらつ
きによる心棒，ワイヤ，一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」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取付け状
態を示す図，第５図は従来例での展開後形状の図，第６
図は従来例での斜部材結合部を示す図，第１図は従来例
での三角格子の折れ曲が）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ｂた三角格子の物理モデル図，舜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）は折シ曲がシ部材．（２）は斜部材
，（３）は結合子，（４）はウエプ，（５｝はヒンジレ
バー，（６）は渦巻バ”，　＋７１は結合ピン，（８）
は基本部材，《９）はピンジョイント，　ａ１は心棒，
αＤは主スライドヒンジ，　ａ’ａはリブ，（ｌ３はワ
イヤー　ａ４は同期スライドヒンジ，α９は同期梁．α
０はストッパー　αηはコイルバネ，α■はネット，α
湯はネット固定具，翰はネット調整ナットｊｓｉｔはジ
ョイント，ｃ！２は線材である。 なお，図中，同一符号は同一または相当部分を示す。 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

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
   れぞれ直交にな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
   ト上で鏡面となるネットを支えるネット固定具とを具備
   し、さらに上記展開トラスアンテナの収納時に下面側の
   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にある程度剛性
   を有し中央部にジョイントを有する線材を具備した事を
   特徴とする展開トラスアンテナ。