JPH07187094A - 宇宙構造物の分離機構 - Google Patents

宇宙構造物の分離機構

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JPH07187094A
JPH07187094A JP5349678A JP34967893A JPH07187094A JP H07187094 A JPH07187094 A JP H07187094A JP 5349678 A JP5349678 A JP 5349678A JP 34967893 A JP34967893 A JP 34967893A JP H07187094 A JPH07187094 A JP H07187094A
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
    • B64G1/645—Separators
    • B64G1/6457—Springs; Shape memory actuators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽量,小型な構造でありながら構造体の結
合,分離を安全,確実かつ迅速に行なう。 【構成】 一対の構造物1,2を結合するためのボルト
3と、前記一対の構造物1,2の一方に備えられたハウ
ジング5と、このハウジング5の内部に設けられ、前記
ボルト3と螺合する径方向に分割された分離ナット4
と、前記分離ナット4の外周にコイル状に巻かれ、各端
部が前記ハウジング5を介してヒータ7に接続された形
状記憶合金コイル6と、前記ボルト先端とハウジング内
壁の間に設けられ、ボルト3を構造物側に押圧するボル
ト押出用ばね9とからなる構成。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多段式ロケット等の宇
宙構造物の分離機構に関し、特に、形状記憶合金を用い
た宇宙構造物の分離機構に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、多段式ロケット等の段間切離し
や、人工衛星の分離等については、各構造物の結合部分
に火工品を設け、この火工品を爆発させ、その衝撃力に
よって各構造物を分離させるという方法が採られてい
た。
【0003】図3を参照して火工品を用いた従来の宇宙
構造物の分離機構について説明する。図3は従来の宇宙
構造物の分離機構を示す要部断面図で、(a)は結合
時、(b)は分離時の状態をそれぞれ示す。これらの図
において、1及び2は、結合,分離される一対の宇宙構
造物で、例えば、多段式ロケットの一段ロケットと二段
ロケット等である。3は、この一対の構造物1,2にそ
れぞれ設けた孔を貫通して構造物1,2を結合するボル
トである。14は、ボルト3が螺合する分離ナットであ
り、図示するように、軸方向中心面で径方向に二分割さ
れた構造となっている。また、この分離ナット14は、
外周に凹凸を有している。
【0004】15は、この分離ナット14の周囲を囲む
ハウジングで、前記一対の構造物1,2の一方(図2に
おける構造物1)にねじ10により固定されており、内
壁にはピストン16が配設されている。このピストン1
6は、内側の周方向に凹凸を有しており、凸部が前記分
離ナット14の凸部と突合した状態のときには分離ナッ
ト14がピストン16により締め付けられ一体となって
ボルト3を締め付け、ピストン16が軸方向にずれてピ
ストン16の凸部と分離ナット14の凹部が嵌合する
と、分離ナット14が分離するようになっている。17
は、前記ハウジング15のボルト3の軸延長方向側面に
設けられた火工品である。
【0005】このような構成からなる従来の宇宙構造物
の分離機構は、図3(a)に示す通常時は、ボルト3と
ピストン16により一体となった分離ナット14が螺合
しているので、構造物1と2は堅固に結合している。そ
して、構造物1と2を分離させる場合には、まず火工品
17を爆発させ、その衝撃力によってハウジング15内
のピストン16を前方(図面右方向)に押し出す。ピス
トン16が前方に押し出されると、ピストン16の凸部
と分離ナット14の凸部の突合がはずれてピストン16
の凸部が分離ナット14の凹部に入り、分離ナット14
の締め付けが解除されるので分離ナット14が図面上下
方向に離れる。一方、ボルト3も火工品17の爆発の衝
撃力によって後方(図面右方向)に押し出されるので、
これによりボルト3と分離ナット14の螺合がはずれ、
構造物1と2は瞬時に分離されることになる。
【0006】この従来の宇宙構造物の分離機構は、構造
物の分離を火工品の爆発による衝撃力で行なっていたた
め、この衝撃力が構造物に強い振動を与え、最悪の場
合、各構造物に破壊・損傷を発生させるおそれがあっ
た。このため、従来の宇宙構造物の分離機構にあって
は、各構造物の、特に結合部分周辺に制振構造やその他
補強手段等を設けなくてはならず、宇宙構造物の大重量
化や高コスト化を招いていた。
【0007】そこで、特開昭60−61400号の公報
では、火工品を用いることなく、形状記憶合金材からな
る連結板を特定温度で変形させて各構造物を結合し、そ
の結合部を特定温度からマルテンサイト変態温度を越え
て加熱又は冷却することにより形状記憶合金材を変形前
の形状に戻し、これにより構造物の結合を解除するよう
に構成された構造体結合装置が提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この特
開昭60−61400号公報に記載の構造体結合装置
は、各構造体の結合部分に形状記憶合金材からなる連結
板の変態形状に合わせた特殊な構造物を別途設ける必要
があったため、かえって宇宙構造体の大重量化,複雑
化,高コスト化を招くという問題があった。また、この
構造体結合装置は、小片の連結板を二ケ所に設けること
のみによって構造物を結合していたため、結合力の点で
不安があった。さらに、この構造体結合装置は、結合の
解除を形状記憶合金材の変態により行なっていたため、
解除にある程度の時間が必要となり、瞬間的な切り離し
が要求される宇宙構造物の分離には対応することが困難
であった。
【0009】本発明は、このような従来の技術が有する
問題点を解決するために提案されたものであり、火工品
やその他複雑な構造を必要とすることなく、軽量,小型
な構造でありながら構造体の結合,分離を安全,確実か
つ迅速に行なえるようにした宇宙構造物の分離機構の提
供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の宇宙構造物の分離機構は、一対の構造物を結合
するためのボルトと、前記一対の構造物の一方に備えら
れたハウジングと、このハウジングの内部に設けられ、
前記ボルトと螺合する径方向に分割された分離ナット
と、前記分離ナットの外周にコイル状に巻かれ、各端部
が前記ハウジングを介してヒータに接続された形状記憶
合金コイルと、前記ボルト先端とハウジング内壁の間に
設けられ、ボルトを構造物側に押圧するボルト押出用ば
ねとで構成してあり、好ましくは前記分離ナットを、軸
方向中心面で径方向に二分割する構造とした構成として
ある。また、必要に応じて前記分離ナット側面とハウジ
ング内壁の間に、分離ナットを径方向に引っ張るばねを
設けた構成としてある。
【0011】
【作用】上記構成からなる本発明の宇宙構造物の分離機
構によれば、結合時には形状記憶合金コイルに締め付け
られた分離ナットとボルトの螺合により構造物が堅固に
結合され、分離時には形状記憶合金コイルの内径が大き
くなることにより分離ナットがばねに引っ張られて分割
するとともに、ボルトもばねに押し出されて螺合が解除
されるので、構造物が瞬時に分離される。
【0012】
【実施例】以下、本発明の宇宙構造物の分離機構の一実
施例について、図面を参照して説明する。図1(a)は
宇宙構造物の分離機構の一実施例の結合時の状態を示す
要部断面図、図1(b)は分離ナットが一体になってい
る状態を示す斜視図である。図2(a)は宇宙構造物の
分離機構の一実施例の分離時の状態を示す要部断面図、
図2(b)は分離ナットが分離した状態を示す斜視図で
ある。同図において、1及び2は、結合,分離される一
対の宇宙構造物で、例えば多段式ロケットにおける一段
ロケットと二段ロケット等である。3は、この一対の構
造物1,2にそれぞれ設けた孔を貫通して構造物1,2
を結合するボルトである。4は、このボルト3と螺合す
る分離ナットであり、径方向に分割する構造となってい
る。本実施例においては、この分離ナット4は軸方向中
心面で二分割される構造となっている。
【0013】5は、この分離ナット4の周囲を囲むハウ
ジングで、前記一対の構造物1,2の一方(本実施例に
おいては構造物1)にねじ10により固定されている。
6は、前記分離ナット4の外周にコイル状に巻かれた形
状記憶合金コイルであり、各端部が前記ハウジング5を
介してヒータ7に接続されている。この形状記憶合金コ
イル6は、前記分離ナット4の外周径より大きい直径で
形状を記憶してあり、低温で変形を加えて前記分離ナッ
ト4の外周形と同じかやや小さい内径になるようにす
る。
【0014】8は、前記分離ナット4側面及びハウジン
グ5内壁に張架された引張りばねであり、分離ナット4
の軸方向面と垂直方向のハウジング9内壁側に、常に分
離ナット4を引っ張っている。本実施例においては、分
離ナット4を二分割構造としているので、ナットばね8
は、分離ナット4を径方向(図面上下方向)に引っ張る
ように構成されている。
【0015】なお、本実施例においては、引張りばね8
を径方向にそれぞれ二ケ所設けているが、これに限定さ
れることはない。9は、前記ボルト3とハウジング5の
内壁との間に設けられたボルト押出用ばねであり、ボル
ト3を構造物1側に常に押圧している。
【0016】このような構成からなる本実施例の宇宙構
造物の分離機構は、次のように作動する。通常、構造物
1と2が結合している状態にあっては、形状記憶合金コ
イル6が低温で変形して分離ナット4を締め付けている
ので、ボルト3と分離ナット4の螺合により、構造物1
と2は堅固に結合されている。
【0017】構造物1と2を分離する場合には、ヒータ
7を介して形状記憶合金コイル6に通電し、形状記憶合
金コイル6を加熱する。加熱された形状記憶合金コイル
6は、復元温度に達すると記憶された形状、すなわち分
離ナット4の外周径より大きい直径の形状に復元する。
これにより、締付け力から解除された分離ナット4は引
張りばね8の引張り力によりハウジング9内壁側にそれ
ぞれ引っ張られて分割される。同時に、分離ナット4と
の螺合が外れたボルト3も、ボルト押出用ばね9の弾発
力により構造物1側に押し出される。この結果、構造物
1と2は、瞬時にして分離される。
【0018】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ず、要旨の範囲内で種々の変更実施が可能であり、例え
ば次のような変形例を含むものである。 上述した実施例では分離ナットを二分割構造としてい
るが、これを三分割以上とすることもできる。 また、形状記憶合金コイルはOneWayタイプのも
のを使用しているが、これをTwoWayタイプのもの
とすることもできる。この場合には、形状記憶合金コイ
ルを結合時に塑性変形させる必要がなくなり、作業性の
向上を図ることができる。 分離ナットを弾性体により形成することもできる。こ
の場合には、弾性体自体の弾発力が働くため引張りばね
を設ける必要がなくなる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明の宇宙構造物
の分離機構によれば、火工品やその他複雑な構造を必要
とすることなく、軽量,小型な構造でありながら構造体
の結合,分離を安全,確実かつ迅速に行なうことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は宇宙構造物の分離機構の一実施例の結
合時の状態を示す要部断面図、(b)は分離ナットが一
体になっている状態を示す斜視図である。
【図2】(a)は宇宙構造物の分離機構の一実施例の分
離時の状態を示す要部断面図、(b)は分離ナットが分
離した状態を示す斜視図である。
【図3】従来の宇宙構造物の分離機構を示す要部断面図
で、(a)は結合時、(b)は分離時をそれぞれ示す。
【符号の説明】
1 構造物 2 構造物 3 ボルト 4 分離ナット 5 ハウジング 6 形状記憶合金コイル 7 ヒータ 8 引張りばね 9 ボルト押出用ばね 10 ねじ 14 従来の分離ナット 15 従来のハウジング 16 ピストン 17 火工品

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の構造物を結合するためのボルト
    と、 前記一対の構造物の一方に備えられたハウジングと、 このハウジングの内部に設けられ、前記ボルトと螺合す
    る径方向に分割された分離ナットと、 前記分離ナットの外周にコイル状に巻かれ、各端部が前
    記ハウジングを介してヒータに接続された形状記憶合金
    コイルと、 前記ボルト先端とハウジング内壁の間に設けられ、ボル
    トを構造物側に押圧するボルト押出用ばねと、 からなることを特徴とする宇宙構造物の分離機構。
  2. 【請求項2】 前記分離ナットを、軸方向中心面で径方
    向に二分割する構造とした請求項1記載の宇宙構造物の
    分離機構。
  3. 【請求項3】 前記分離ナット側面とハウジング内壁の
    間に、分離ナットを径方向に引っ張るばねを設けた請求
    項1又は2記載の宇宙構造物の分離機構。
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