JPH0479501A - 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白し、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及
び信頼性が向上し、宇宙利用に経済的なメリッＩ・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８図は上記展開トラスアンテナの従来例を示す図で２
図中（１）は本トラスアンテナの一ヒ下面の三角格子を
構成し、中央部で折れ曲がることの可能な折れ曲がり部
材、（２）は」二下面の三角格子を支える斜部材、（３
）は」二足折れ曲がり部材（ｉｔ　）と斜部材（２）を
ピン結合する結合子、　（１０）は」−記展開トラスア
ンテナの鏡面となる導電性をすｊする金属のネット（１
１）は上記展開トラスアンテナの格納時から展開時まで
のネツＩ−（１，０）の形状を支持するネット固定具で
ある。

第９図は第８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（１）及び斜部材（２）を結合子（
３）と結合させたものである。

第１０図は第８図における破線の円で囲まれたＢ部の拡
大図で折れ曲がり部材（１）の中央折れ曲がり部詳細を
示す図で１図中（５）は中央部のピン結合した２枚の板
に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）の一方の付は根部に取り付けられ、上記
折れ曲がり部材（１）を展開する方向に一上記ヒンジレ
バー′（５）を回転させる渦巻バネ、　　（７ａ）及び
（７ｂ）はヒンジレバー（５）と折れ曲がり部材（１）
を結合する結合ピン、　（７ｃ）は折れ曲がり部材（１
）同士を中央部で結合する結合ピンである。

一上記構造は３本の折れ曲がり部材（１）と３本の斜部
材（２）と４ケの結合子（３）より構成される４面体を
複数個結合した構成となっているため４面体トラスアン
テナとも呼ばれている。

第１−１−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。

次に動作の説明をする０、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
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３、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
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。折れ曲がり部材（１）が直線−ヒに伸展す
ると、ヒンジレバー（５）及び渦巻バネ（６）のバネに
より生じる回転トルクと、折れ曲がり部材（１）の折れ
曲がり面での接触面圧力とが釣合い、折れ曲がり部材（
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〕

しかし、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。３すなわち、三角格子が剛
いのは各部材の結合状況が第１２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１３図に示す様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１２図及び第１３図
において（３）は上記ピンジヨイント部下面により基本
部材（８）を結合する結合子、（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
ビンジヨイントである。

以上説明した様に折れ曲がり部材（１）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要の剛性が出せないという致命的な
問題があった。

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〕

この発明の第１の発明による展開トラスアンテナは、一
端にピンジヨイント部を有する結合子が結合され、他端
に伸展機構を有する心棒、上記伸展機構に結合された主
ヒンジ、上記主ヒンジに一端をピン結合された放射状に
伸びる４本のリブ。

上記心棒の中程に固定された同期ヒンジ、一端が上記同
期ヒンジに対し放射状にピン結合され、かつ他端が上記
４本のリブにそれぞれピン結合された４本の同期梁とを
備え、上記心棒の向きを隣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
リブ以外のリブを互いに逆向きの結合子で結合し、かつ
互いに逆向きとなる心棒上の結合子を斜材で結合してな
る複数の骨組みと、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、及び上記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、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、上記ネットを心棒上で固定するネット固定具
、上記展開トラスアンテナの鏡面形状を調整する調整ナ
ツトとを取り付けたものである。

この発明の第２の発明による展開トラスアンテナは、一
端にピンジヨイント部を有する結合子が結合され、他端
に伸展機構を有する心棒、上記伸展機構に結合された主
ヒンジと上記主ヒンジに一端をピン結合された放射状に
伸びる４本のリブ。

上記心棒の中程に固定された同期′ヒンジ、一端が」１
記同期ヒンジに対し放射状にピン結合され、かつ他端が
上記４本のリブにそれぞれピン結合された４本の同期梁
とを備え、上記心棒の向きを隣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
なるリブ以外のリブを互いに逆向きの結合子で結合し：
かつ互いに逆向きとなる心棒上の結合子を斜材で結合し
てなる複数の骨組みと、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、及び上記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、一端
が下面側番伸展機構に結合され、他端が上記下面側番４
角形内のそれぞれのワイヤーの中央部に結合されている
補助ワイヤー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、上記ネットを心棒上で
固定するネット固定具、上記展開トラスアンテナの鏡面
形状を調整する調整ナツトとを取り付けたものである。

〔作用〕

この発明の第１の発明においては、Ｎ（Ｎは４又は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角錐は安定な構造となり高い剛性の獲得が容易
となり、更に上記Ｎ角錐がそれぞれ同期して展開するた
め、展開の信頼性が増す。

この発明の第２の発明においては、Ｎ（Ｎは４又は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角錐は安定な構造となり高い剛性の獲得が容易
となり、更に−に記Ｎ角錐かそれぞれ同期して展開する
ため、展開の信頼性が増す。また、上記展開トラスアン
テナの格納時から展開完了まで補助ワイヤーによりワイ
ヤーのふらつき、膨らみを防ぎ、ワイヤーによる部材破
損を防ぐ。

〔実施例〕

第１図は、この発明の第１−の発明の実施例を示す展開
時での４角錐の展開トラスアンテナを示す図で、（２）
は」二面側の結合子（３ａ）と下面側の結合子（３ｂ）
、　（３ｃ）をピン結合により結合する斜部材である。

（３ａ）、　（３ｂ）はビンジヨイントを負す結合子。

（３ｃ）は展開トラスアンテナの自由端となるリブの他
端を有す結合子、　（１０）は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金属性のネット（１１〕
は格納時より展開時までネット（↑０）の形状を支持固
定するネット固定具、　（１，２）は上記展開トラスア
ンテナの展開時における鏡面形状の調整を行う調整ナツ
トである。（１３）は先端に結合子（３）を取り付けた
心棒（１３）で、隣接する心棒（１３）は互いに軸の方
向を逆にして配置されている。（１４）は心棒（１３）
の他端に取り伺けられた伸展機構（２０）に結合される
主ヒンジ、　（１５）は一端か上記主ヒンジ（１４）に
放射状にピン結合され、心棒（１３）上の結合子（３ａ
）とは逆向きとなり隣接する逆向きの心棒（１３）上に
取り付けられた結合子（３ｂ）にピン結合される。

又、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。（１６）は上記心棒（１
３）の先端に取り付けられた結合子（３ａ）相互間（３
ｂ）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）相互間に取り付けられたワイヤーで
、　ｌ−記展開トラスアンテナの展開時に弓つ張られる
ように設定されている。（１７）は、心棒（１３）の中
程に固定された同期ヒンジ、　（１，８）は上記同期ヒ
ンジ（１７）にピン結合し、他端をリブ（１−５）十に
ピン結合した同期梁を示す。

第２図は、第１図Ｃ部を拡大した図で、　（１９）は伸
展機構（２０）の内部に固定されたモータ、　（２０）
はモータ（１９）、　　ボールネジ（２１）、　　ナツ
ト（２２）により成る伸展機構、　（２１）はモータ（
１９）の回転軸に直結したボールネジ、　（２２）はボ
ールネジ（２１）にがん合するナツトであり心棒（１３
）の端に固定されている。

第３図は、この発明の第１の発明による展開トラスアン
テナの展開途中を示す図である。θは心棒（１３）とリ
ブ（１５）のなす角を示しており、展開時は９０°付近
になるように設定されている。

上記の様に構成されている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（１３
）上の結合子１例えば（３ａ）と−１−記心棒（１３）
上の上記主ヒンジ（１４）に−・端をピン結合されたリ
ブ（１５）の他端に結合された別の結合子２例えば（３
ｂ）を３つの頂点とする三角形はつぶれており、第２図
に示すリブ（１５）と心棒（１３）の角度θは零になっ
ている。展開はモータ（１９）の回転軸及び回転軸に直
結したボールネジ（２１）が回転し、ナツト（２２）及
びナツト（２２）を回転する心棒（１３）を押し下げる
ことによってなされる。上記主ヒンジ（１４）と同期ヒ
ンジ（１７）間の距離が増大すると、心棒（１３）上の
結合子（３ａ）と−１−配別の結合子（３ｂ）との距離
が斜部材（２）にて一定長に保たれ、更に上配別の結合
子（３ｂ）との距離が斜部材（２）にて一定長に保持さ
れているため、　　ｌｘ、記３つの頂点よりなる三角形
は広がり、上記リブ（１５）と心棒（１３）のなす角度
０が増大し、この動作に伴って結合子（３）」二でネッ
ト固定具（１１）によって取り付けられたネット（１０
）も心棒（１３）に追従して張架される。−に記すブ（
１５）と心棒（１３）のなす角度０が増大すると、上配
別の結合子（３ｂ）と−上記主ヒンジ（１４）に一端を
ピン結合された別の他端に設けられた更に別の結合子例
えば（３Ｃ）間の戸離も増大する。角度０が９０’近く
になると」二面側結合子自由端にある結合子（３ａ）と
下面側自由端にある結合子（３Ｃ）相互間のワイヤー（
１６）は張架される。上記ワイヤー（１６）は角度θが
９０″になるまで張架され続ける。張架されたワイヤー
（１６）は結合子（３）をリブ（１５）側へ押し付ける
ためビン結合部のガタがなくなり、展開トラスアンテナ
は剛性の高い構造となる。又、各モータ（１９）は図示
されていない外部のコントローラによりモータ（１９）
は回転を停止し保持モードとして通電状態を維持し、保
持力を有する。

第４図は、この発明の第２の発明の実施例を示す展開時
での４角錐の展開トラスアンテナを示す図で、（２）は
上面側の結合子（３ａ）と下面側の結合子（３ｂ）、　
（３ｃ）をピン結合により結合する斜部材である。（３
ａ）、　（３ｂ）はビンジヨイントを有す結合子（３Ｃ
）は展開トラスアンテナの自由端となるリブの他端を有
す結合子、　（１０）は」１記展開トラスアンテナの鏡
面部分となる導電性を有す金属性のネット（１１）は格
納時より展開時までネット（１０）の形状を支持固定す
るネット固定具、　（１２）は上記展開トラスアンテナ
の展開時における鏡面形状の調整を行う調整ナツトであ
る。（１３）は先端に結合子（３）を取り付けた心棒（
１３）で、隣接する心棒（１３）は互いに軸の方向を逆
にして配置されている。（１４）は心棒（１３）の他端
に取り付けられた伸展機構（２０）に結合される主ヒン
ジ、　（１５）は一端が上記主ヒンジ（１４）に放射状
にピン結合され心棒（１３）上の結合子（３ａ）とは逆
向きとなり、隣接する逆向きの心棒（１３）上に取り付
けられた結合子（３ｂ）にピン結合される。

又、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。（１６）は上記心棒（１
３）の先端に取り付けられた結合子（３ａ）相互間（３
ｂ）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（１３）に取
り付けられたワイヤーで、上記展開トラスアンテナの展
開時に引っ張られるように設定されたものである。（１
７）は、心棒（１３）の中程に固定された同期ヒンジ、
　（１，８）は上記同期ヒンジ（１７）にピン結合し、
他端をリブ（１５）上にピン結合した同期梁を示す。

第５図は、第４図り部を拡大した図で、　（１９）は伸
展機構（２０）の内部に固定されたモータ、　（２０）
はモータ（１，９）　、　　ボールネジ（２１）、　　
ナツト（２２）により成る伸展機構、　（２１）はモー
タ（１９）の回転軸に直結したボールネジ、　（２２）
はボールネジ（２１）にかん合するナツトであり心棒（
１３）の端に固定されている。

ワイヤー（１６）中央部と結合している補助ワイヤー（
２３）で１展開、収納動作においてワイヤー（１６）を
補助する。

第６図は、この発明の第２の発明による展開トラスアン
テナの展開途中を示す図である。θは心棒（１３）とリ
ブ（１５）のなす角を示しており、展開時は９０’付近
になるように設定されている。

」二記の様に構成されている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（１３
）上の結合子９例えば（３ａ）と上記心棒（１３）上の
上記主ヒンジ（１４）に一端をピン結合されたリブ（１
５）の他端に結合された別の結合子９例えば（３ｂ）を
３つの頂点とする三角形はつぶれており、第５図に示す
リブ（１５）と心棒（１３）の角度θは零になっている
。この時、ワイヤー（１６）は下面側４角錐のほぼ中央
へ補助ワイヤー（２３）により収束されている。展開は
モータ（１９）の回転軸及び回転軸に直結したボールネ
ジ（２１）が回転し、ナツト（２２）及びナツト（２２
）を回転する心棒（１３）を押し下げることによってな
される。上記主ヒンジ（１４）と同期ヒンジ（１７）間
の距離が増大すると、心棒（１３）上の結合子（３ａ）
と上記別の結合子（３ｂ）との距離が斜部材（２）にて
一定長に保たれ、更に」二足別の結合子（３ｂ）との距
離が斜部材（２）にて一定長に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り上記リブ（１５）
と心棒（１３）のなす角度θが増大しこの動作に伴って
結合子（３）上でネット固定具（１１）によって取り付
けられたネット（１０）も心棒（１３）に追従して張架
される。又、リブ（１５）と心棒（１３）のなす角度θ
が増大すると共にワイヤー（１６）が張力を得て張架し
ていく。上記リブ（１５）と心棒（１３）のなす角度θ
が増大すると、上記別の結合子（３ｂ）と上記主ヒンジ
（１４）に一端をピン結合された別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。角
度θが９０°近くになると上面側結合子自由端にある。

結合子（３ａ）と下面側自由端にある結合子（３ｃ）相
互間のワイヤー（１６）は張架される。上記ワイヤー（
１６）は角度θが９０°になるまで張架され続ける。展
開動作中、ワイヤー（１６）は補助ワイヤー（２３）に
より下面側４角形内のほぼ中央に収束され続けている。

張架されたワイヤー（１６）は結合子（３）をリブ（１
５）側へ押し付けるためピン結合部のガタがなくなり、
展開トラスアンテナは剛性の高い構造となり、格納時か
ら展開完了までワイヤー（１６）による部材の破損の無
いアンテナとなる。又、各モータ（１９）は図示されて
いない外部のコントローラによりモータ（１９）は回転
を停止［二し保持モードとして通電状態を維持し、保持
力を自する。

〔発明の効果〕

以ヒのようにこの発明の第１の発明においてはＮ（Ｎは
４又は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角錐は安定な構造となり高い剛性の獲
得が容易となり、更に上記Ｎ角錐がそれぞれ同期して展
開するため、展開の信頼性が向−にするという効果があ
る。

この発明の第２の発明においては、上記展開トラスアン
テナの格納時から展開完了まで補助ワイヤーにより、ワ
イヤーのふらつき、膨らみを防ぎワイヤーによる部材破
損を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１−図はこの発明の実施例における展開後の展開トラ
スアンテナの概念図、第２図はこの発明の第１の発明の
実施例における展開途中の形状を示す図、第３図はこの
発明の第１の発明の実施例における部材結合部を示す図
、第４図はこの発明の第２の発明の実施例における展開
トラスアンテナの概念図、第５図はこの発明の第２の実
施例における展開途中の形状を示す図、第６図はこの発
明の第２の発明の実施例における部材結合部を示す図、
第７図はこの発明の第２の発明の実施以前の拡大図、第
８図は従来例での展開後形状の図、第９図は従来例で展
開後形状の図、第１０図は従来例での斜部材結合を示す
図、第１１図は従来例での三角格子の折れ曲かり部材の
機構を示す図、第１２図は従来での展開途中の形状を示
す図、第１３図は従来考えられていた三角格子の物理モ
デル図である。図において、（１）は折れ曲がり部材。 （２）は斜部材、（３）は結合子、（４）はウェブ、（
５）はヒンジレバー、（６）は渦巻バネ、（７）は結合
ピン、（８）は基本部材、（９）は調整ナツト、　（１
，０）はネット、　（］、ｉ）はネット固定具、　（１
２）は調整ナラ［・（１３）は心棒、　　（１４）は主
ヒンジ、　　（１，５）はリブ、　　（１，６）はワイ
ヤー、　（１７）は同期ヒンジ、　（１８）は同期梁（
１９）はモータ、　（２０）は伸展機構、　（２］、）
はボールネジ、　（２２）はナツト、　（２３）は補助
ケーブルである。 なお１図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端にピンジョイント部を有する結合子が結合さ
   れ、かつ他端にモータ、ボールネジ及びナットより成る
   伸展機構を有する心棒、上記伸展機構に結合される主ヒ
   ンジ、一端が上記主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てそれぞれ直交になる方向に
   展開可能なＮ（Ｎは４又は６）本のリブ、上記心棒の中
   程に固定される同期ヒンジ、一端が上記同期ヒンジに対
   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以外の
   リブに対し、互いに逆向きの心棒の結合子を斜部材で結
   合してなる複数の骨組みと、上記心棒の向きが同じとな
   る心棒上の結合子相互間、及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鏡面部分を
   形成する導電性を有す金属性のネットと、上記ネットを
   心棒上で固定するネット固定具と、上記展開トラスアン
   テナの鏡面形状を調整する調整ナットとを具備したこと
   を特徴とする展開トラスアンテナ。
2. （２）一端にピンジヨイント部を有する結合子が結合さ
   れ、かつ他端にモータ、ボールネジ及びナットより成る
   伸展機構を有する心棒、上記伸展機構に結合される主ヒ
   ンジ、一端が上記主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てそれぞれ直交になる方向に
   展開可能なＮ（Ｎは４又は６）本のリブ、上記心棒の中
   程に固定される同期ヒンジ、一端が上記同期ヒンジに対
   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以外の
   リブ互いに対し、互いに逆向きの心棒の結合子を斜部材
   で結合してなる複数の骨組みと、上記心棒の向きが同じ
   となる心棒上の結合子相互間、及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鏡面部
   分を形成する導電性を有す金属性のネットと、上記ネッ
   トを心棒上で固定するネット固定具と、上記展開トラス
   アンテナの鏡面形状を調整する調整ナットと、一端が上
   記伸展機構に結合され、他端が上記ワイヤーの中央部に
   結合され、それぞれの相互間を張架する補助ワイヤーと
   を具備したことを特徴とする展開トラスアンテナ。