JPH0280731A - 展開トラス構造物 - Google Patents
展開トラス構造物Info
- Publication number
- JPH0280731A JPH0280731A JP63230277A JP23027788A JPH0280731A JP H0280731 A JPH0280731 A JP H0280731A JP 63230277 A JP63230277 A JP 63230277A JP 23027788 A JP23027788 A JP 23027788A JP H0280731 A JPH0280731 A JP H0280731A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- members
- diagonal
- strain
- diagonal members
- truss structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Rod-Shaped Construction Members (AREA)
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。
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。
に関するものである。
近年、スペースシャトル、アリアンロケット等の性能及
び信斬性が向上し宇宙利用に経済的なメリットが生まれ
てきた。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。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。これは宇宙にとっ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。
び信斬性が向上し宇宙利用に経済的なメリットが生まれ
てきた。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。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。これは宇宙にとっ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図ば上記展開トラス構造に対し、米国学術ａ ｒ
ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ
ＡＮＴＥＮＮＡＳ ＡＮＤ ＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯ
Ｎｊ Ａ Ｐ−１７巻４号（１９６９年）にて示された
。
ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ
ＡＮＴＥＮＮＡＳ ＡＮＤ ＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯ
Ｎｊ Ａ Ｐ−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２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（１）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
り部材（１）及び斜部材（２）を結合子（３）とピン結
合させるものである。
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（１）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
り部材（１）及び斜部材（２）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（１）の中央折れ曲り部の詳細を示
す図で２図中（５）は中央部をピン結合した２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）は上記折れ曲り部材（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）と折れ曲り部材（１）
を結合するピン、 （７ｃ）ｌよ折れ曲り部材（１）同
志を中央部で結合する結合ピンである。
図で、折れ曲り部材（１）の中央折れ曲り部の詳細を示
す図で２図中（５）は中央部をピン結合した２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）は上記折れ曲り部材（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）と折れ曲り部材（１）
を結合するピン、 （７ｃ）ｌよ折れ曲り部材（１）同
志を中央部で結合する結合ピンである。
上記構造は、３本の折れ曲り部材（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７図は上記展開トラス構造の展開途
中を示す図である。
（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７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り
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り部材
（１）を結合ピン（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
（１１が直鎖状に伸展すると、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（１）の折れ曲り面での接触面圧力とが釣合
い、折れ曲り部材（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て、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。
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り
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り部材
（１）を結合ピン（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
（１１が直鎖状に伸展すると、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（１）の折れ曲り面での接触面圧力とが釣合
い、折れ曲り部材（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て、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。
しかしながら従来の構造は、実際には各部材の結合点が
一点に集中されず、さらに結合部には必ずガタが存在す
るため、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ガタなく結合される場合
に限るのであるが、従来の構造ではこの三角格子が第９
図に示すように多（のガタのあるヒンジ結合点を持って
しまうため剛性が出ないばかりか、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（８）を結合するピンジヨイント、 （３１
は上記ピンジョインｌ−［９１により基本部材（８）を
結合する結合子である。
一点に集中されず、さらに結合部には必ずガタが存在す
るため、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ガタなく結合される場合
に限るのであるが、従来の構造ではこの三角格子が第９
図に示すように多（のガタのあるヒンジ結合点を持って
しまうため剛性が出ないばかりか、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（８）を結合するピンジヨイント、 （３１
は上記ピンジョインｌ−［９１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曲り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。
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課題があった。
出せないという致命的な課題があった。
この考案は上記の課題を解決するために成されたもので
展開後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ある。
展開後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ある。
この考案の展開トラス構造物はモータ駆動回路からの指
令で駆動するモータにより伸縮し、かつ軸荷重を測定で
きる歪ゲージを備えた６本の斜材を用いたものである。
令で駆動するモータにより伸縮し、かつ軸荷重を測定で
きる歪ゲージを備えた６本の斜材を用いたものである。
この考案においては６本の斜材をモータにより歪ゲージ
の値が規定値を越えないように軸方向に伸縮させて斜材
の長さを変化させることによりトラス構造物の形状を安
定させる。
の値が規定値を越えないように軸方向に伸縮させて斜材
の長さを変化させることによりトラス構造物の形状を安
定させる。
第１図は乙の考案の一実施例を示す図でトラス構造の展
開した状態のものである。トラス構造は固定長の縦材０
１）、横材（１ｚ、結合子（３）及びモータ駆動回路（
ロ）の指令により可変長の斜材０３）からなる。
開した状態のものである。トラス構造は固定長の縦材０
１）、横材（１ｚ、結合子（３）及びモータ駆動回路（
ロ）の指令により可変長の斜材０３）からなる。
（１！ｌ）は動歪計である。
第２図はトラス構造の収納状態図、第３図は斜材０３）
のモータ駆動部分を示す図である。第３図において、（
１つはステッピングモータ、（勤はボールネジ、 （Ｉ
Ｔ）はナツト、（１■は歪ゲージである。
のモータ駆動部分を示す図である。第３図において、（
１つはステッピングモータ、（勤はボールネジ、 （Ｉ
Ｔ）はナツト、（１■は歪ゲージである。
この考案の展開トラス構造物は両端に各々結合子（３）
が結合された４本の縦材（１１）と、一端を１本の縦材
の結合子（３）に、他端を他の縦材の結合子（３）に結
合されを４本の縦材（１１）の上部と下部に各々正方形
を構成する様に配置された８本の横材（１２）と、上記
縦材（１］）と横材（１２１が形成する正方形面内を対
角にわたり２両端を結合子により結合されをさらに内部
にステッピングモータ（１９を保持し、そのステッピン
グモータ（＋！ｌ）の軸に直結したボールネジ（Ｄ及び
そのボールネジ（１う）にかん合するナツト（１？）に
より全長を変化させうる可動機構を有し、かつ軸上に歪
ゲージ（１８）を有する６本の斜材とから構成されてい
る。このトラスは縦材４本、横材８本の他に斜材３本が
あれば幾何的には形状が決定される。いわゆる静定の条
件を満たすことになる。例えば、第１図で、 Ａｌ−Ｂ
２． Ａｌ−Ｂ５． Ａｌ−Ａ４を結ぶ３本の斜材０３
’）があれば、ＡＩ−Ｂ４の縦材０１）を基準とした場
合、Ａｌ−Ｂ２の斜材（１３）により点Ｂ２．人３の位
置が、 Ａｌ−Ｂ５の斜材（１３）により点Ｂ３． Ａ
２の位置が、 Ａｌ−Ａ４斜材（１Ｂ）により点点Ａ４
の位置が決定され２点Ａ４． Ｂ３． Ｂ２が決まれば
点Ｂ１の位置が決まり全体の形状が決定される。
が結合された４本の縦材（１１）と、一端を１本の縦材
の結合子（３）に、他端を他の縦材の結合子（３）に結
合されを４本の縦材（１１）の上部と下部に各々正方形
を構成する様に配置された８本の横材（１２）と、上記
縦材（１］）と横材（１２１が形成する正方形面内を対
角にわたり２両端を結合子により結合されをさらに内部
にステッピングモータ（１９を保持し、そのステッピン
グモータ（＋！ｌ）の軸に直結したボールネジ（Ｄ及び
そのボールネジ（１う）にかん合するナツト（１？）に
より全長を変化させうる可動機構を有し、かつ軸上に歪
ゲージ（１８）を有する６本の斜材とから構成されてい
る。このトラスは縦材４本、横材８本の他に斜材３本が
あれば幾何的には形状が決定される。いわゆる静定の条
件を満たすことになる。例えば、第１図で、 Ａｌ−Ｂ
２． Ａｌ−Ｂ５． Ａｌ−Ａ４を結ぶ３本の斜材０３
’）があれば、ＡＩ−Ｂ４の縦材０１）を基準とした場
合、Ａｌ−Ｂ２の斜材（１３）により点Ｂ２．人３の位
置が、 Ａｌ−Ｂ５の斜材（１３）により点Ｂ３． Ａ
２の位置が、 Ａｌ−Ａ４斜材（１Ｂ）により点点Ａ４
の位置が決定され２点Ａ４． Ｂ３． Ｂ２が決まれば
点Ｂ１の位置が決まり全体の形状が決定される。
すなわち第２図の収納状態から第１図の展開状態への移
行は上記３本の斜材（１３）の長さを同期的に変化させ
ることにより行うことができる。残りの３本の斜材は、
展開後のガタをなくシ、構造の安定性を増し、剛性を高
めるためのものである。
行は上記３本の斜材（１３）の長さを同期的に変化させ
ることにより行うことができる。残りの３本の斜材は、
展開後のガタをなくシ、構造の安定性を増し、剛性を高
めるためのものである。
モータ駆動回路（２）は層−Ｂｌ、 Ｂ４−Ｂｌ、 Ａ
２−Ｂ１の３本の斜材０３）に対し、歪ゲージ（１８）
から動歪計（１３）を通して得られる歪量の信号が規定
の値を示すような指令、すなわち、第３図に示す斜材０
３）内のモータ（１つの回転数の指令を出す。この指令
を受け、モータ（１つは回転し、ボールネジ幌）を回す
ことにより、斜材０３）は規定の歪量を生じる方向に動
き出す。しかしながら、トラス全体の形状は先の３本の
斜材０３）で形状が決定されているため新たな斜材の動
きは。
２−Ｂ１の３本の斜材０３）に対し、歪ゲージ（１８）
から動歪計（１３）を通して得られる歪量の信号が規定
の値を示すような指令、すなわち、第３図に示す斜材０
３）内のモータ（１つの回転数の指令を出す。この指令
を受け、モータ（１つは回転し、ボールネジ幌）を回す
ことにより、斜材０３）は規定の歪量を生じる方向に動
き出す。しかしながら、トラス全体の形状は先の３本の
斜材０３）で形状が決定されているため新たな斜材の動
きは。
結合子（３）部のガタの範囲内にとどまり、ガタを完全
になくした後に、斜材０３）に規定の歪量を残したまま
止まる。すなわち、トラス構造体としては形状が安定し
、ガタがないため剛性も高いものが形成される。この場
合、歪量の規定量としては結合子部（３）のガタをなく
すものの斜材０３）の強度を十分下回るレベルに設定す
る。
になくした後に、斜材０３）に規定の歪量を残したまま
止まる。すなわち、トラス構造体としては形状が安定し
、ガタがないため剛性も高いものが形成される。この場
合、歪量の規定量としては結合子部（３）のガタをなく
すものの斜材０３）の強度を十分下回るレベルに設定す
る。
以上の様に乙の考案によれば、６本の長さが可変自在の
斜材を用いることにより、収納性の高い収納、展開は当
然のこととして展開後の構造安定性と高い剛性が得られ
る。
斜材を用いることにより、収納性の高い収納、展開は当
然のこととして展開後の構造安定性と高い剛性が得られ
る。
なお、上記実施例では斜材の長さを可変させるための可
動機構としてモータ、ボールネジ、ナツトを例に上げて
説明したが、この考案はこれに限定されるものではなく
種々の変形があることは言うまでもない。
動機構としてモータ、ボールネジ、ナツトを例に上げて
説明したが、この考案はこれに限定されるものではなく
種々の変形があることは言うまでもない。
第１図ζよとの考案の一実施例を示すトラス構造の展開
状態の図、第２図はその収納状態の図、第３図は伸展斜
材のモータ駆動部分の詳細図、第４図は従来のトラス構
造を示す図、第５図は第４図のＡ部の詳細図、第６図は
第４図のＢ部の詳細図。 第７図は従来のトラスの収納途中を示す図、第８図は従
来考え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）は折れ曲り部材、（２）は斜部材。 （３）は結合子、（４）はウェブ、（５）はレバー、（
６）ば渦巻バネ、 （７ａ） 、 （７ｂ） 、 （
７ｅ）はピン、 （１１＞は縦材、 （＋２）は横材、
０３）は伸展斜材、（ロ）はモータ駆動回路、（１９は
モータ、（１ωはボールネジ、 （ｌ？）はナツト、（
ａは歪ゲージ、 （＋３）は動歪計である。 なお２図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
状態の図、第２図はその収納状態の図、第３図は伸展斜
材のモータ駆動部分の詳細図、第４図は従来のトラス構
造を示す図、第５図は第４図のＡ部の詳細図、第６図は
第４図のＢ部の詳細図。 第７図は従来のトラスの収納途中を示す図、第８図は従
来考え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）は折れ曲り部材、（２）は斜部材。 （３）は結合子、（４）はウェブ、（５）はレバー、（
６）ば渦巻バネ、 （７ａ） 、 （７ｂ） 、 （
７ｅ）はピン、 （１１＞は縦材、 （＋２）は横材、
０３）は伸展斜材、（ロ）はモータ駆動回路、（１９は
モータ、（１ωはボールネジ、 （ｌ？）はナツト、（
ａは歪ゲージ、 （＋３）は動歪計である。 なお２図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 両端に各々結合子が結合された４本の縦材と、一端を１
本の縦材の結合子に、他端を他の縦材の結合子に結合さ
れを４本の縦材の上部と下部に各々正方形を構成する様
に配置された８本の横材と上記縦材と横材が形成する正
方形面内を対角に有し、両端を結合子により結合され、
かつ全長を変化させうる可動機構を有する６本の斜材と
、上記斜材にそれぞれ設けられ、斜材の歪量を検出する
歪ゲージとを備える構造を基本単位とし、さらに上記歪
ゲージの歪量により上記可動機構を制御する手段を備え
たことを特徴とする展開トラス構造物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63230277A JPH0280731A (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 展開トラス構造物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63230277A JPH0280731A (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 展開トラス構造物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0280731A true JPH0280731A (ja) | 1990-03-20 |
Family
ID=16905281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63230277A Pending JPH0280731A (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 展開トラス構造物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0280731A (ja) |
-
1988
- 1988-09-14 JP JP63230277A patent/JPH0280731A/ja active Pending
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