JPH0245300A - 展開構造物 - Google Patents

展開構造物

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JPH0245300A
JPH0245300A JP63194790A JP19479088A JPH0245300A JP H0245300 A JPH0245300 A JP H0245300A JP 63194790 A JP63194790 A JP 63194790A JP 19479088 A JP19479088 A JP 19479088A JP H0245300 A JPH0245300 A JP H0245300A
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Junjiro Onoda
淳次郎 小野田
Seiji Takamatsu
高松 聖司
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Fuji Heavy Industries Ltd
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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) 本発明は、軌道上パラボラ・アンテナ、太陽熱集光器な
どの中型ないし大型宇宙構造物、災害地などの応急診療
家屋などに利用できる展開構造物に関する。
(従来の技術) パネルを有する構造物を宇宙空間に構築するためには、
スペース・シャトルのロボット・アームや宇宙飛行士の
船外作業などの補助を必要とするが、これらは高価につ
く。また、スペース・シャトルの宇宙滞在期間に限界が
あるため、構築できる構造物の大きさに限界があり、構
造物の構築に要する期間が長くなる。
そこで、外部からの助けを借りずに自動的に展開できる
展開構造物が必要となる。このような展開構造物として
は、例えば特開昭57−172900号、特開昭62−
244800号、特開昭61−33399号の各公報に
記載されたものがある。
(発明が解決しようとする課題) 上記公知の展開構造物は、平面的なパネルの展開構造に
止まっていたり、またパネル面の展開しか考慮されてお
らずパネル面を支えるトラス等の支持構造についての考
慮がなかったりI7、実用上有利なパラボラ面等の曲面
の展開構造およびその支持構造の実現を可能とするもの
ではない。
よって、本発明は、平面パネルはもとより、方向または
二方向に曲率をもつ曲面パネルの展開を可能にし、しか
もその支持用トラス構造をも有する展開構造物を得るこ
とを目的とする。
(課源を解決するための手段) 本発明による展開構造物は、間隔をおいて平行に配置さ
れた3本の縦トラス骨材の一端同士を節点部材を介して
横トラス骨材により連結し、他端同士をも他の節点部材
を介して他の横トラス骨材により連結して、2つの四辺
形が隣接した形態の第1のトラスが形成され、同様に間
隔をおいて平行に配置された3本の縦トラス骨材の一端
同士を節点部材を介して横トラス骨材により連結し、他
端同士をも他の節点部材を介して他の横トラス骨材によ
り連結して、2つの四辺形が隣接した形態の第2のトラ
スが形成され、これらの第1、第2のトラスは互いに間
隔をおいて対向して配置されるとともに、これらトラス
は、3本の縦トラス骨材のうちの中間にある縦トラス骨
材が屈曲先端になるようにトラス面の方向に見て7字状
に同じ方向に屈曲自在とされ、第1、第2のトラスの対
応する節点部材同士は、途中で中間節点部材により連結
した第1トラス側連結骨材および第2トラス側連結骨材
により連結され、すべての中間節点部材は、それに関係
する各1対の連結骨材が、第1、第2のトラスの対応す
る縦トラス骨材を含む仮想平面内で回動変位しうるよう
に連結骨材を枢支し、縦トラス骨材の一端に連なる中間
節点部材同士は結合付材により相互に結合され、縦トラ
ス骨材の他端に連なる中間節点部材同士も他の結合骨材
により相互に結合され、縦トラス骨材の一端側の中間節
点部材およびその他端側の中間節点部材の互いに対応す
るもの同士は、連接ロッドにより連結され、前記一端側
の横トラス骨材、連結骨材および結合骨材で囲まれる区
画にパネルが取付けられていることを特徴とする。
(作 用) 本発明の展開構造物は、その展開時には骨材の骨格の表
面がパネルに覆われている。この展開構造物の畳込みが
なされる過程で、対向する第1および第2トラスは、そ
の中間の縦トラス骨材に沿って同じ方向に2つ折り状に
畳まれつつ互いに接近する。これに伴って、両トラスの
一端側および他端側に連なる連結骨材は、互いに結合骨
材で結合された状態のまま逆V字状に屈曲しつつトラス
と同じ方向に2つ折り状に畳まれ、最終的にはパネルが
組込まれたままで構造物は板状にコンパクトに折畳まれ
る。展開の場合は、上記と逆の作用が行われる。
(実施例) 以下、図面について本発明の詳細な説明する。
第1図ないし第4図は本発明の一実施例を示す。
第1図において、TIは第1のトラスで、このトラスは
間隔をおいて平行に配置された3本の縦トラス骨材1a
、lb、lcを有している。これらの縦トラス骨材は図
では縦方向を向いているので縦トラス骨材と呼ぶが、こ
れは縦トラス骨材が重力の方向に関して縦方向を向いて
いることを意味するものではない。縦トラス骨材1a、
lb。
1cの一端(図では上端)同士は、枢着用の節点部材3
a、3b、3cを介して横トラス骨材44により連結さ
れている。また、縦トラス骨材la、Ib、lcの他端
(図では下端)同士も、枢着用の節点部材5a、5b、
5cを介して横[・ラス骨材6,6により連結されてい
る。以上のようにして、縦トラス骨材1 a 、1 b
 、  l c−、横トラス骨材4,4.6,6.およ
び節点部材3a。
3b、3c、5a、5b、5cにより、2つの四辺形が
隣接した形態の第1のトラスT、が形成される。第1の
トラスT1はトラスのユニットを構成し、このユニット
は、通常横方向に多数連接される。
節点部材3a〜3c、5a〜5cは、種々の骨材の端部
同士を回動可能にビンで連結するための部材で、図示の
例では連結される骨材の数に対応する突部を有し、各突
部の先端部に骨材が枢着されるように構成されている。
なお、節点部材の形態は図示のものに限定されるもので
はない。
第1のトラスT1に対し間隔をおいて対向するように第
2のトラスT2が配置される。図示の例では第2のトラ
スT2は第1のトラスTiと同形同大で、それに平行を
なしている。第2のトラスT2は第1のトラスT1と同
じ構成をもち、3本の縦トラス骨材7a、7b、7cの
一端(上端)が節点部材9a、9b、9eを介して横ト
ラス骨材10.10により連結され、他端(下端)が節
点部材11 a、  11 b、  11 cを介して
横トラス骨材12,1.2により連結されている。なお
、節点部材11b、llcと1本の横トラス骨材12は
第1図では見えない状態にある。第2のトラスT2もユ
ニットでありで、通常横方向に多数連接される。
第1および第2トラスT 1 、 T 2の対応する節
点部材3aと9a、3bと9b、3cと9c、5aとl
la、5bとllb、5cとllcは、それぞれ、連結
骨材13.1.4,15,16゜17.18により連結
されている。これらの連結骨材は、第1トラスT1側骨
材と第2トラスT2側骨材とからなり、これらの骨材1
3.1B。
14.14.15,15.16,16,1.7゜17.
18.18は途中で中間節点部材19a。
19b、19c、20a、20b、20c (図では見
えない)により連結されている。中間節点部材19a〜
19 cs 20 a〜20cは、それが第2図に示す
ように第1、第2トラスT、、T2に対して図において
上方へ相対変位した時に、第1、第2トラスT i 、
  T 2の対応する縦トラス骨材1aと7a、lbと
7b、lcと7cを含む仮想平面(第2図で上下方向の
仮想平面)内で連結骨材13,14.15がそれぞれの
中間節点部材19a〜19C120a〜20Cに対して
回動変位できるように、関係の連結骨材を枢支している
縦トラス骨材1a〜lc、7a〜7Cの一端(図におけ
る上端)に連なる中間節点部材19a。
19b、19c同士は結合骨材22.22により相互に
結合され、また縦トラス骨材の他端(図における下端)
に連なる中間節点部材20a。
20b、20cは、第2図に最もよ(示すように結合骨
材23.23により相互に結合されている。
一方、縦トラス骨材の一端(上端)側の中間節点部材1
9a、19b、19cと、縦トラス骨材の他端(下端)
側の中間節点部材20a、20b。
20cとは、図において縦方向の連接ロッド25a、2
5b、25cにより連結されている。
連接ロッド25a、25b、25cには、スライド部材
26a、26b、26cがそれに沿って摺動可能にはめ
られている。各スライド部材は第2a図に原理的に示す
ように筒状をなし、その側面に枢着用突片27を有して
いる。そして、これら突片によりスライド部材26a、
26b。
26cは、第1、第2トラスT1.T2の縦トラス骨材
の他端の節点部材5a、lla、5b。
1.1b、5c、llcと斜管材28a、29a。
28b、29b、28c、29cにより連結されている
前記一端側の横トラス骨材4、連結骨材13゜14およ
び結合骨材22で囲まれる区画内にはパネルPが取付け
られている。パネルPは例えば連結骨材13.14に取
付具31を介して取付けられている。同様に形成される
他の区画内にも同様のパネルPが取付けられる。これら
のパネルPは図示の例では平面状パネルである。これら
のパネルは、アンテナ自体、または他の部材の取付基板
等として使用される。
以上に説明した展開構造物はユニット構造で、それだけ
でも勿論機能するが、通常は同様なユニット構造を多数
連接することによって使用される。
以上に説明した展開構造物は、展開時には第1図の状態
にあり、第1図の右端面を示す第4図から明らかなよう
に、スライド部材26a (26b。
26c)は中間節点部材19 a (19b、  19
 c)に隣接する位置にある。
第1図の展開構造物を折畳むには、第2図に示すように
、中間節点部材19a、19b、19cか両側の第1、
第2トラスT1、T2の面に平行な市内で図において上
方へ変位させられる。これにより、両側の連結骨材13
,14.15は、縦トラス骨材1aと78% lbと7
b、lcと70を含むそれぞれの仮想面内で逆V字状を
なすように回動し、両側のパネルPは屋根の形状をとる
ようになる。一方、スライド部材26a、26b。
26cは連結ロッド25a、25b、25cに沿って図
において下方へ相対変位する。また、図において下側に
ある中間節点部材20a、20b。
20 cおよび連結骨材16.17,1.8も図におけ
る上側の中間節点部材および連結骨材と同様な変位を行
なう。以上の変位は、実際には、例えばスライド部材2
6a、26b、26cに変位のための駆動力をまず与え
゛ることによらて行うことができる。スライド部材へど
のようにして駆動力を加えるかについては、−例を後で
詳述する。
以上のような変位が進行するにつれ、両側のパネルPの
傾斜は益々急になり、第1、第2のトラスT1.T2は
漸次接近する。
上述の変位と同時に、両トラスT t 、T 2は次に
述べるような変形を行なう。すなわち、第3図に示すよ
うに、両トラスT i 、 T 2の中間の縦トラス骨
材1b、7bは、その両側の縦トラス骨材la、lc、
7a、7eに対し同図において右方へ変位する。これに
より、両トラスTi 、 T 2は、中間の縦トラス骨
材1b、7bが屈曲先端になるようにトラス面の方向に
みて(第3図における上方からみて)V字状に屈曲する
。これに伴って、中間の縦トラス骨材1b、7bの一端
(上端)に節点部材3b、9bを介して連結されている
連結骨材14.14も図において右方へ変位させられる
このような屈曲変位は、第2図の状態で第1、第2トラ
スT1.T2が一層接近して構造物全体が平板に近い状
態になったところで、中間の縦トラス骨材1b、7bお
よび連結骨材14.14に沿って平板状構造物を2つに
折畳むと考えることによって理解しやすくなる。ただし
、実際には第1、第2トラスT1.T2の接近変位と折
畳み変位は同時に進行するものである。
上述のような折畳み状態から展開状態への変形を自動的
に行わせるには、第5図に示すように、トラスT1に、
矢印A、Bで示すように回転力を与えるねじりばね33
を設置することができる。
これらのねじりばね33は、節点部材3a、、3b。
3c、5a、5b、5cと横トラス骨材4,4゜6.6
との枢着軸のまわりに装着され、第1トラスT1を第5
図の折畳み状態から第1図の平面状態へ向かって常に展
開しようとする力を与える。
ねじりばね33は第2トラスT2にも同じように設けら
れる。なお、この種のばねは第1図における節点部材1
9a、I9b、19c、20a。
20b、20c、9a、9b、9c、lla。
11b、IICにも設けることができる。
同様な展開力は、ねじりばね33に代って、第6図に示
すフレキシブルロッド34を用いても与えることができ
る。このフレキシブルロッド34は、第6図の屈曲状態
から真直ぐになろうとする性質をもっている。
前述の展開構造物の折畳みは第3図の状態よりさらに進
み、展開構造物は実質的に板状になり、コンパクトにま
とまる。そして、パネルPも第3図に示すように折畳ま
れた構造物内に組込まれるようになる。
前述のように、構造物の展開および収納状態への折畳み
は、スライド部材26a、26b。
26cに変位のための駆動力を与えることによって行う
ことができるが、その詳細をスライド部材26aの場合
について第7図ないし第11図について、以下に説明す
る。
第7図に示すスライド部材26aは、連結ロッド25a
の外側に摺動自在に嵌合される環体35ををし、その外
側に斜骨材28a、29aの先端をビン36により枢着
するための突片27.27を一体的に備えている。また
、環体35の一端には一対のワイヤ取付具38.38が
取付けられ、これにワイヤ39.39が固定されている
。環体35の他端にも一対のワイヤ取付具40.40に
よってワイヤ39.39が取付けられている。
第8図に示すように、連結ロッド25aの一端(上端)
には、前記中間節点部材19aが連結されている。中間
節点部材19a上には、第9図および第10図に示すよ
うに一対の平行な軸43゜44が回転可能に支持され、
これらの軸の端の平歯車45.46は互いにかみ合って
いる。また、軸43.44にはプーリ47,48が固定
されている。軸43の他端には、第8図に示すようにベ
ベルギヤ50が固定され、このベベルギヤ50は可逆転
モータMによりベベルギヤ51を介して駆動されるよう
になっている。したがって、モータMを作動させること
により、プーリ47,48は互いに逆方向に回転させら
れる。
第11図に示すように、連結ロッド25aの他端には、
一対のプーリ51,52(プーリ52は同図では見えな
い)が設けられている。これらのプーリ51,52には
、第7図に示すように、スライド部材26aのワイヤ取
付具40.40からのワイヤ39.39が巻きつけられ
、これらワイヤ39,3.9は連結ロッド25aの内部
を通って前記一端のプーリ47,48に巻きつけられ、
ワイヤ取付具38.38に連結されている。したがって
、モータMをいずれかの方向に運転すると、スライド部
材26aは連結ロッド25aに沿ってスライドすること
になる。
第12図および第13図には本発明の変形例を示す。こ
の例では、第4図に示した例のようにスライド部材26
a等を設けることなく、斜骨部材28A、29Aの図に
おける下端を節点部材5a。
11aにそれぞれ枢着し、上端を中間節点部材19aに
枢着している。そして、斜骨部材28A。
29Aをシリンダ・ピストン状に伸縮自在に構成してい
る。ピストン内には伸長力を与えるばね(またはゴム)
55が収容され、また斜骨部材28A、29Aの収縮限
度を決めるビン56が設けられている。°第12図およ
び第13図の変形例もさきの実施例の場合と同様な作用
を奏することは明らかである。
第14図ないし第16図に示す実施例では、さきの実施
例における平面状パネルPの代わりに、一方向に曲率の
あるパネルPlが用いられている。
パネルP1を支えている骨材構造は第1図に示すものと
同じである。しかしながら、曲率のあるパネルP1を用
いる場合には、第3図の場合と同じに畳込むと、パネル
P1の凸面同士が向き合い、平面パネルPの場合のよう
に面接触に近い接近状態を得ることが困難で畳込み時の
収納効率が悪くなる。この問題を解決するために、第1
5図かられかるように、骨材構造の前述の区画ごとにパ
ネルを取付けることなく、第1、第2トラスT1゜T2
にわたる2つの隣接する区画のうちの一方に互い違いに
パネルPlを取付けている。これにより、第16図に示
す丑込み時に、隣接するパネルP は凸面と凹面が対向
する形になり、収納効率がよくなる。なお、この実施例
では、骨材構造は、その展開時に、第14図に示すよう
に、多数のパネルP1の複合により構成される曲面に対
応する形状を与えられる。
第17図は、二方向に曲率をもつパネルP2を有する実
施例を示す。この実施例は、アンテナや太陽熱集光器へ
の適用に特に有利なパラボラ面を形成するのに適してい
る。
第17図において、(0)は展開時におけるパネルP2
に向き合う方向からみた状態を示し、(1)  (II
)  (III)はX軸方向に見た展開時、畳込み初期
時、半畳込み時の状態をそれぞれ示し、また(I)’ 
 (U)’  (IIIr)’ はY軸方向に見た展開
時、畳込み初期時半畳込み時の状態をそれぞれ示す。同
図中、60は、第12図の斜骨部材28A、29Aのよ
うな伸縮する骨材を、61は伸縮しない骨材を示す。こ
れらの骨材により構成される骨組の基本構造は、2つの
曲率を有するパネルの集合により構成される曲面に適合
する形状になっている点を除いて、さきの実施例の場合
と同様である。
(1)(1)’→(II)  (II)’  −(m)
(■)′の順序で折畳まれたこの構造物は、最後に、図
示しない完全たたみ込み状態になる。完全たたみ込み状
態からの展開動作は、伸縮する骨材等が(1)の状態の
元の長さに戻ろうとする働きによって生じる。このとき
、展開は、完全たたみ込み状態→(m)  (III)
 ’ −(n)  (II) ’→(1)(I)’ と
順次行なわれるのでなく、これらの動作が同時に起るよ
うにして行われる。なお、前述のねじりばね、その他を
用いた展開補助機構はこの実施例の場合にも用いること
ができる。
この実施例ではパラボラ面が用いられているが、パラボ
ラ面以外の他の曲面、例えば球面などのパネル面を形成
することもできる。
(発明の効果) 本発明によれば、平面パネル、一方向または二方向に曲
率を有する曲面パネルの畳込み、展開を可能にするパネ
ル支持トラス構造をもった展開構造物が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の展開構造物の一実施例の展開時の斜視
図、第2図は同じく畳込み初期の状態の斜視図、第2a
図はスライド部材の概念斜視図、第3図は同じく畳込み
完了直前の状態の斜視図、第4図は第1図の端面図、第
5図は展開を強制する手段の一例を示す原理図、第6図
は同じく他の手段を示す原理図、第7図はスライド部材
の駆動機構を示す図、第8図は同じく駆動部の一部断面
正面図、第9図は同平面図、第10図は第8図を左側か
ら見た側面図、第11図は同じ駆動機構の一部を示す図
、第12図は変形実施例を示す第4図と同様な図、第1
3図は第12図の状態から畳込みが開始された状態を示
す図、第14図は一方向の曲率をもつパネルを備えた本
発明の展開構造物の実施例の展開時の斜視図、第15図
は畳込み開始時の状態を示す斜視図、第16図は半畳込
み状態を示す斜視図、第17図は二方向の曲率をもつパ
ネルを備えた本発明の展開構造物の実施例の説明図であ
る。 T ・・・第1のトラス、T2・・・第2のトラス、■ la、lb、  1cm・・縦トラス骨材、7a、7b
。 7C・・・縦トラス骨材、4,6,10.12・・・横
トラス骨材、3 a 〜3 c、  5 a 〜5 c
、  9 a 〜9 c。 11a 〜1lc−節点部材、13,14,15゜16
.17.18・・・連結骨材、19a、19b。 19c、20a、20b、20cm・・中間節点部材、
22.23−・・結合部材、25a、25b、25c・
・・連結ロッド、26a、26b、26c・・・スライ
ド部材、28a 〜28c、29a 〜29c・=斜前
材、P・・・パネル、31・・・取付具、33・・・ね
じりばね、34・・・フレキシブルロッド、28A、2
8B・・斜骨部材、Pl・・・一方向に曲率のあるパネ
ル、P2・・・二方向の曲率のあるパネル。 出願人代理人  佐  藤  −雄 帛 力 図 第 図 第 図 第 図 乎 図 手 図 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、間隔をおいて平行に配置された3本の縦トラス骨材
    の一端同士を節点部材を介して横トラス骨材により連結
    し、他端同士をも他の節点部材を介して他の横トラス骨
    材により連結して、2つの四辺形が隣接した形態の第1
    のトラスが形成され、同様に間隔をおいて平行に配置さ
    れた3本の縦トラス骨材の一端同士を節点部材を介して
    横トラス骨材により連結し、他端同士をも他の節点部材
    を介して他の横トラス骨材により連結して、2つの四辺
    形が隣接した形態の第2のトラスが形成され、これらの
    第1、第2のトラスは互いに間隔をおいて対向して配置
    されるとともに、これらトラスは、3本の縦トラス骨材
    のうちの中間にある縦トラス骨材が屈曲先端になるよう
    にトラス面の方向に見てV字状に同じ方向に屈曲自在と
    され、第1、第2のトラスの対応する節点部材同士は、
    途中で中間節点部材により連結した第1トラス側連結骨
    材および第2トラス側連結骨材により連結され、すべて
    の中間節点部材は、それに関係する各1対の連結骨材が
    、第1、第2のトラスの対応する縦トラス骨材を含む仮
    想平面内で回動変位しうるように連結骨材を枢支し、縦
    トラス骨材の一端に連なる中間節点部材同士は結合骨材
    により相互に結合され、縦トラス骨材の他端に連なる中
    間節点部材同士も他の結合骨材により相互に結合され、
    縦トラス骨材の一端側の中間節点部材およびその他端側
    の中間節点部材の互いに対応するもの同士は、連接ロッ
    ドにより連結され、前記一端側の横トラス骨材、連結骨
    材および結合骨材で囲まれる区画にパネルが取付けられ
    ていることを特徴とする展開構造物。 2、連接ロッドにスライド部材がそれに沿って摺動自在
    に支持され、スライド部材と、第1、第2トラスの縦ト
    ラス骨材の前記他端の節点部材とが斜骨材により連結さ
    れている請求項1記載の展開構造物。 3、第1、第2トラスの縦トラス骨材の前記他端の節点
    部材と、縦トラス骨材の前記一端に連なる中間節点部材
    の互いに対応する位置にあるものが、伸縮自在の斜骨部
    材により連結されている請求項1記載の展開構造物。 4、前記パネルが、第1、第2トラスの間の2つの隣接
    する前記区画にわたって設けられた一方向に曲率をもつ
    曲面パネルで、この曲面パネルは第1、第2トラスにわ
    たる2つの隣接する区画のうちの一方に互い違いに取付
    けられており、前記すべての骨材により構成される骨格
    ユニットが曲面パネルに適合する形態を有し、骨格ユニ
    ットが多数連接されている請求項1記載の展開構造物。 5、前記パネルが二方向に曲率をもつ曲面パネルで、前
    記すべての骨材により構成される骨格ユニットが曲面パ
    ネルに適合する形態を有し、骨格ユニットが多数連接さ
    れている請求項1記載の展開構造物。 6、第1、第2のトラスを、V字状に屈曲する状態から
    平面をなす状態に向かって弾性的に付勢する弾性手段が
    横トラス骨材に設けられている請求項1記載の展開構造
    物。
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