JPH07223595A - 宇宙航行体の保持解放装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、小形化を図ったうえで、信頼性の
高い保持解放動作を実現し得るようにすることにある。 【構成】凸状嵌合部１３ａが第１の結合部材１２の凹状
嵌合部１２ａに嵌合される第２の結合部材１３を第１の
結合部材１２に押圧してなる保持ローラ１６を、第２の
保持アーム１５に第３の軸１５ａを介して回転自在に設
け、この第２の保持アーム１５を第１の結合部材１２に
第１の軸１４ａを介して回動自在に支持されてなる第１
の保持アーム１４に、第２の軸１５ａを介して回動自在
に配設するようにして、保持状態において、保持ローラ
１６で第２の結合部材１３を保持方向に付勢して保持す
ると共に、これら第１及び第２の保持アーム１４，１５
と保持ローラ１６を支持する第１乃至第３の軸１４ａ，
１５ａ，１６ａが略三角形の頂点に位置するように構成
したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば人工衛星等の
宇宙航行体の船外に折畳み展開自在に搭載されるアンテ
ナ装置等の搭載機器を折り畳み位置等の所定の位置に保
持解放するのに用いられる宇宙航行体の保持解放装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、人工衛星等の宇宙航行体におい
ては、アンテナ装置や太陽電池パドル等の搭載機器を含
む解放体が船外に配置されている。このような船外に搭
載される解放体は、宇宙空間への打上げ時の衝撃や振動
から保護するために、一旦、折畳んで取付構造体に位置
決め保持され、宇宙空間に到達した状態で、その位置決
め保持を解放して所望の形状に展開する方法が採られて
いる。

【０００３】そして、このような解放体を取付構造体に
保持する保持解放装置としては、解放体の複数箇所を周
知の分離ボルト等の火工品を介してそれぞれ取付構造体
に取付けて、この複数の火工品を遠隔的に爆発制御する
ことにより、解放体の保持を解放する方法が採られてい
る。

【０００４】ところが、上記保持解放装置では、解放体
を取付箇所に直接的に火工品を用いて固定して、この火
工品を爆発させることにより、保持解放を行っている構
成上、解放時に加わる衝撃が大きいために、該衝撃力に
耐えられるように、取付構造体の取付箇所や解放体の筐
体等の肉厚を厚くして、堅牢な構造に形成しなければな
らないことにより、重量が重くなるという問題を有す
る。

【０００５】係る問題は、最近の宇宙開発の分野で開発
されている大形化を図る場合、解放体の保持点が非常に
多くなることで、その保持点の増加に応じて構造の強度
を高めたり、保持力を高めたりしなければならなくなる
ことにより、今後の重大な課題となっている。

【０００６】そこで、このような保持解放装置として
は、解放体を周知の倍力機構等を利用した機構的に保持
解放を可能とする保持構造に形成して、この保持構造の
ものを複数組取付構造体と解放体の間に組合せ配設し、
これらをワイヤ機構を介して保持解放自在に組合せ構成
する。そして、この複数の保持解放装置は、ワイヤ機構
をワイヤカッターと称する一種の火工品で切断解放する
ことより、略同時に解放するようにして、火工品の削減
と共に、解放時の衝撃の軽減を図ることが考えられてい
る。

【０００７】しかしながら、上記保持構造のものにあっ
ては、いずれのものも、その構成部品が比較的多くな
り、しかも所望の保持力を得るように構成すると、その
構成が大形となる等の不具合を有し、最近の宇宙開発で
促進されている大質量の解放体の保持解放に適用するの
が困難である。そのため、このような保持解放装置の開
発は、今後の宇宙開発における重要な課題の一つとなっ
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の宇宙航行体の保持解放装置では、大形となるうえ、
保持動作の信頼性が低いという問題を有する。この発明
は上記の事情に鑑みてなされたもので、構成簡易にし
て、小形化を図り得、且つ、信頼性の高い保持解放動作
を実現し得るようにした宇宙航行体の保持解放装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、取付構造体
に対して保持解放自在に組合せ配設される解放体と、前
記取付構体及び解放体の一方に設けられ、凸状嵌合部を
有した第１の結合部材と、前記取付構体及び解放体の他
方に設けられ、前記凸状嵌合部と嵌合される凹状嵌合部
を有した第２の結合部材と、前記第１及び第２の結合部
材の一方に一端部が第１の軸を介して回動自在に支持さ
れる第１の保持アームと、この第１の保持部材に第２の
軸を介して回動自在に支持され、先端部に前記凸状嵌合
部と凹状嵌合部が嵌合される第１及び第２の結合部材の
他方を一方方向に付勢して保持する係合部が設けられ、
該係合部の保持状態で、この係合部と前記第２の軸とが
前記第１の軸を頂点とする略三角形状の底辺の２頂点に
位置されてなる第２の保持アームと、前記第２の保持ア
ームの係合部で前記第１及び第２の結合部材の一方を他
方方向に付勢する付勢力を可変調整する予圧調整手段
と、前記第２の保持アームの係合部が前記第１及び第２
の結合部材の一方を他方方向に付勢した保持状態で前記
第１及び第２の保持アームをロックし、選択的にロック
を解除するロック手段と、このロック手段のロック解除
に連動して前記第１及び第２の保持アームを反転し、前
記係合部による保持を解除して、前記第１の結合部材の
凸状嵌合部と前記第２の結合部材の凹状嵌合部の離間を
許容する解放手段とを備えて宇宙航行体の保持解放装置
を構成したものである。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、第１及び第２の結合部材
は、その凸状嵌合部と凹状嵌合部が嵌合される状態で、
第２の保持アームの係合部により、その一方が他方方向
に付勢されて保持されることにより、比較的小さい付勢
力で確実な保持が可能となる。そして、この保持状態に
おいて、保持機構を構成する第１及び第２の保持アーム
は、その第１及び第２の軸と係合部とが略三角形の頂点
に位置され、その係合部の付勢力が力の分解の作用によ
り、ロック解除に連動して解放力となり、解放手段の解
放動作を促進する。これにより、第１及び第２の保持ア
ームの最小限の構成部品を用いた保持構造で、十分な保
持力を得ることが可能となると共に、信頼性の高い解放
動作が可能となり、大質量の解放体の保持解放を実現す
ることが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。図１及び図２はこの発明の一実
施例に係る宇宙航行体の保持解放装置を示すもので、図
１は、解放状態を示し、図２は、保持状態を示す。すな
わち、宇宙航行体本体等の取付構造体１０には、例えば
太陽電池パドル等の解放体１が保持解放自在に配設され
る。このうち取付構造体１０には、保持用の第１の結合
部材１２が固定され、他方の解放体１１には保持用の第
２の結合部材１３が固定される。そして、これら第１及
び第２の結合部材１２，１３には、略円錐形状の凸状嵌
合部１２ａ及び略逆円錐形状の凹状嵌合部１３ａがそれ
ぞれ対応して形成される。

【００１２】このうち第１の結合部材１２には、一対の
第１の保持アーム１４（１４）が凹状嵌合部１２ａを挟
んで配設される。この第１の保持アーム１４（１４）
は、その一端部がそれぞれ保持（結合）方向（矢印方
向）に対して略直交する第１の軸１４ａ（１４ａ）を介
して第１の結合部材１２の凹状嵌合部１２ａの両端部に
回動自在に設けられ、その中間部には、第２の保持アー
ム１５（１５）の一端部がそれぞれ第２の軸１５ａ（１
５ａ）を介して回動自在に設けられる。第２の保持アー
ム１５（１５）には、その他端部に係合用保持ローラ１
６（１６）がそれぞれ第３の軸１６ａ（１６ａ）を介し
て回転自在に設けられ、この保持ローラ（１６（１６）
で第２の結合部材１３の一対の係合部１７（１７）を押
圧保持する。

【００１３】第２の結合部材１３の係合部１７（１７）
は、一対の係合部が凸状嵌合部を挟んで設けられる。こ
の係合部１７（１７）は、図３に示すように第２の保持
アーム１５（１５）の保持ローラ１６（１６）に対応し
て湾曲状に形成され、この保持ローラ１６（１６）が圧
接されて第２の結合部材１３を保持方向に付勢する。そ
して、この係合部１７（１７）は、保持ローラ１６（１
６）の解放時、該保持ローラ１６（１６）に対していわ
ゆる転がり作用を奏して、極めて小さな抵抗となる。

【００１４】ここで、上記第２及び第３の軸１５ａ（１
５ａ），１６ａ（１６ａ）は、所定の間隔を有して付勢
方向に所定の間隔を有して略平行に位置され、その中間
位置には、上記第１の軸１４ａ（１４ａ）が略平行に位
置される。これら第１乃至第３の軸１４ａ（１４ａ），
１５ａ（１５ａ），１６ａ（１６ａ）は、保持ローラ１
６（１６）による第２の結合部材１３の係合部１７（１
７）の保持状態において、略三角形の３頂点を形成する
位置を司り、第３の軸１６ａに付与される力が第２の軸
方向１５ａ（１５ａ）及び第１の軸１４ａ（１４ａ）方
向に分解されて保持力（付勢力）及び解放力に分解され
る。

【００１５】上記第２の保持アーム１５（１５）の中間
部には、予圧調整用のターンバック部１８（１８）が回
転操作自在に設けられる。このターンバックル部１８
（１８）は、その回転操作に連動して、保持ローラ１６
（１６）を移動調整して保持時の予圧を設定する。

【００１６】また、第１の結合部材１２には、一対の解
放用圧縮ばね１９（１９）の一端が係着され、この圧縮
ばね１９（１９）の他端は第１の保持アーム１４（１
４）の他端部に解放方向（矢印方向）にばね力を付与す
るように係着される。そして、この第１の保持アーム１
４（１４）と第２の保持アーム１５（１５）との間に
は、引張ばね２０（２０）が解放方向にばね力を付与す
るように係着される。

【００１７】さらに、第１の結合部材１２には、一対の
ロックレバー２１（２１）が第１の保持アーム１４（１
４）にそれぞれ対応して配置される（図４参照）。この
ロックレバー２１（２１）は、中間部がそれぞれ軸２１
ａ（２１ａ）を介して保持方向（結合方向）に略平行な
軸回りに回動自在に設けられ、その一端部には、係止部
２２が第１の保持アーム１４（１４）の他端部にそれぞ
れ対応して設けられる。そして、ロックレバー２１（２
１）の他端部には、保持ロック用のワイヤ２３の一端が
それぞれ係止される。このワイヤ２３には、その中間部
にワイヤカッター２４が介在され、上記ロックレバー２
１（２１）の係止部２２（２２）が第１の保持アーム１
４（１４）の他端部を保持位置で係止した状態で、該ロ
ックレバー２１（２１）を位置決めするように張架され
る。そして、ワイヤ２３は、ワイヤカッター２４が作動
されて切断されると、ロックレバー２１（２１）をフリ
ー状態に設定する。ここで、第１の保持アーム１４（１
４）が、圧縮ばね１９（１９）のばね力により回動付勢
され、これに連動してロックレバー２１（２１）がそれ
ぞれ図４中反時計及び時計方向に回動付勢されて該第１
の保持アーム１４（１４）の解放方向の回動が許容され
る。

【００１８】上記構成において、第１の結合部材１２の
凹状嵌合部１２ａには、解放体１１の第２の結合部材１
３の凸状嵌合部１３ａが嵌合され、この状態で第１の保
持アーム１４（１４）が圧縮ばね１９（１９）のばね力
に抗して第１の軸１４ａ（１４ａ）回りにそれぞれ図１
中反時計及び時計方向に回動される。ここで、ロックレ
バー２１（２１）がそれぞれ図４中時計及び反時計方向
に回動されて、その係止部２２（２２）が第１の保持ア
ーム１４（１４）の他端部にそれぞれ係止される。

【００１９】このロックレバー２１（２１）は、その係
止位置において、ワイヤ２３が張架されて位置決めさ
れ、第１の保持アーム１４（１４）を圧縮ばね１９（１
９）のばね力に抗して保持位置にそれぞれ位置決めす
る。ここで、第２の保持アーム１５（１５）は、引張ば
ね２０（２０）のばね力に抗して第２の軸１５ａ回りに
図１中時計及び反時計方向にそれぞれ回動され、その保
持ローラ１６（１６）が第２の結合部材１３の係合部１
７（１７）に係合された状態でそれぞれ位置決めされ
る。この際、第２の保持アーム１５（１５）は、そのタ
ーンバックル部１８（１８）がそれぞれ回転操作され
て、保持ローラ１６（１６）による第２の結合部材１３
の係合部１７に付与する予圧（付勢力）がそれぞれ所望
の状態に設定される。ここで、保持ローラ１６（１６）
による付勢力は、それぞれ上述したように、力の分解の
作用により、第１の軸１４ａ及び第２の軸１５ａ方向に
分解されて、第２の結合部材１３に付与され、この力が
保持力となって第１の結合部材１２に圧接されて解放体
１１が取付構造体１０に保持される。

【００２０】そして、上記保持状態において、解放体１
１の保持を解放を行う場合には、先ず、ワイヤカッター
２４が駆動され、ワイヤ２３が切断される。すると、先
ず第１の保持アーム１４（１４）が圧縮ばね１９（１
９）により回動付勢され、それぞれ図中時計及び反時計
方向に回動付勢され、ロックレバー２１（２１）の係止
部２２（２２）の係止が上述したように解除されてロッ
ク解除される。そして、第１の保持アーム１４（１４）
の回動に連動して、第２の保持アーム１５（１５）が、
引張ばね２０（２０）のばね力により図中反時計及び時
計方向にそれぞれ回動され、その保持ローラ１６（１
６）がそれぞれ第２の結合部材１３の係合部１７（１
７）から離間される。ここで、解放体１１は、取付構造
体１０への保持が解放され、分離可能となる。

【００２１】このように、上記保持解放装置は、その凸
状嵌合部１３ａが第１の結合部材１２の凹状嵌合部１２
ａに嵌合される第２の結合部材１３を第１の結合部材１
２に押圧してなる保持ローラ１６を、第２の保持アーム
１５に第３の軸１５ａを介して回転自在に設け、この第
２の保持アーム１５を第１の結合部材１２に第１の軸１
４ａを介して回動自在に支持されてなる第１の保持アー
ム１４に、第２の軸１５ａを介して回動自在に配設する
ようにして、保持状態において、第２の保持アーム１５
の保持ローラ１６で第２の結合部材１３を保持方向に付
勢して保持すると共に、これら第１及び第２の保持アー
ム１４，１５と保持ローラ１６を支持する第１乃至第３
の軸１４ａ，１５ａ，１６ａが略三角形の頂点に位置さ
れるように構成した。

【００２２】これによれば、保持状態において、保持ロ
ーラ１６が第２の結合部材１３を保持方向に付勢して相
互間を結合保持することにより、小さい付勢力で安定し
た信頼性の高い保持動作が実現される。また、これによ
れば、保持ローラ１６の付勢力が第１乃至第３の軸１４
ａ，１５ａ，１６ａで構成する略三角形の第１の軸１４
ａ方向及び第２の軸１５ａ方向に力の分解の作用により
保持力と解放力に分解されて付与され、解放時における
解放力の軽減が図れて、小さい解放力で確実な保持解放
が実現される。この結果、構成部品の軽減を図ったうえ
で、確実な保持・解放が実現され、小形化の促進が図れ
る。従って、最近の宇宙開発の分野で開発されている宇
宙ステーション等の大形の宇宙航行体に用いられる大質
量の解放体の保持・解放を行なうように構成しても、小
形化が確保されることにより、容易に適用することがで
きる。

【００２３】なお、上記実施例では、解放手段として、
ワイヤ２３とワイヤカッター２４を用いて構成したが、
これに限ることなく、火工品を用いずに、機構的に解放
を行うように構成しても良い。

【００２４】また、上記実施例では、第１及び第２の保
持アーム１４，１５を２組配設するように構成したが、
これに限ることなく、１組以上配設することで、略同様
の効果が期待される。

【００２５】さらに、上記実施例では、取付構造体１０
に固定される第１の結合部材１２に凹状嵌合部１２ａを
設け、解放体１１に固定される第２の結合部１３に凸状
嵌合部１３ａを設けるように構成したが、これに限るこ
となく、取付構造体側の第１の結合部材１２に凸状嵌合
部を設け、解放体側の第２の結合部材１３に凹状嵌合部
を設けるように構成することも可能である。そして、第
１の結合部材１２を解放体１１に固定し、第２の結合部
材１３を取付構造体１０に固定するように構成すること
も可能である。

【００２６】上記凹状嵌合部１２ａ及び凸状嵌合部１３
ａとしては、円錐形状に限るものでなく、多角錐形状等
の各種の形状のものが構成可能である。また、上記実施
例では、回転自在な保持ローラ１６を用いて第２の結合
部材１３の保持を行なうように構成したが、これに限る
ことなく、固定型の係合部を第１の保持アーム１４の第
１の軸１４ａ及び第２の保持アーム１５の第２の軸１５
ａに対して略三角形状に配設するように構成しても良
い。

【００２７】さらに、この発明は、上記実施例に限るも
のでなく、解放体１１としては、例えば、大形の宇宙航
行体に搭載する小型宇宙機、アンテナや太陽電池パドル
等の展開物、あるいは各種の電子機器等の各種宇宙航行
体に搭載される搭載物の保持解放に適用することが可能
である。よって、この発明は、上記実施例に限ることな
く、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の
変形を実施し得ることは勿論である。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、構成簡易にして、小形化を図り得、且つ、信頼性の
高い保持解放動作を実現し得るようにした宇宙航行体の
保持解放装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る宇宙航行体の保持解
放装置の解放状態（保持前の状態）を示した図。

【図２】図１の保持状態を示した図。

【図３】図１の第１の結合部材を取出して示した図。

【図４】図１の保持ローラと第２の結合部材の係合部と
詳細を示した図。

【符号の説明】

１０…取付構造体。 １１…解放体。 １２…第１の結合部材。 １３…第２の結合部材。 １４…第１の保持アーム。 １４ａ…第１の軸。 １５…第２の保持アーム。 １５ａ…第２の軸。 １６…保持ローラ。 １６ａ…第３の軸。 １７…係合部。 １８…ターンバックル。 １９…圧縮ばね。 ２０…引張ばね。 ２１…ロックレバー。 ２１ａ…軸。 ２２…係止部。 ２３…ワイヤ。 ２４…ワイヤカッター。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取付構造体に対して保持解放自在に組合
   せ配設される解放体と、 前記取付構体及び解放体の一方に設けられ、凸状嵌合部
   を有した第１の結合部材と、 前記取付構体及び解放体の他方に設けられ、前記凸状嵌
   合部と嵌合される凹状嵌合部を有した第２の結合部材
   と、 前記第１及び第２の結合部材の一方に一端部が第１の軸
   を介して回動自在に支持される第１の保持アームと、 この第１の保持部材に第２の軸を介して回動自在に支持
   され、先端部に前記凸状嵌合部と凹状嵌合部が嵌合され
   る第１及び第２の結合部材の他方を一方方向に付勢して
   保持する係合部が設けられ、該係合部の保持状態で、こ
   の係合部と前記第２の軸とが前記第１の軸を頂点とする
   略三角形状の底辺の２頂点に位置されてなる第２の保持
   アームと、 前記第２の保持アームの係合部で前記第１及び第２の結
   合部材の一方を他方方向に付勢する付勢力を可変調整す
   る予圧調整手段と、 前記第２の保持アームの係合部が前記第１及び第２の結
   合部材の一方を他方方向に付勢した保持状態で前記第１
   及び第２の保持アームをロックし、選択的にロックを解
   除するロック手段と、 このロック手段のロック解除に連動して前記第１及び第
   ２の保持アームを反転し、前記係合部による保持を解除
   して、前記第１の結合部材の凸状嵌合部と前記第２の結
   合部材の凹状嵌合部の離間を許容する解放手段とを具備
   した宇宙航行体の保持解放装置。
2. 【請求項２】 前記第２の保持アームの係合部は、前記
   第１及び第２の軸とで略三角形の頂点を形成する第３の
   軸回りに回転自在に設けられるローラで形成したことを
   特徴とする請求項１記載の宇宙航行体の保持解放装置。
3. 【請求項３】 前記凸状嵌合部は、先端方向に先細りな
   傾斜面を有して凸状に形成し、前記凹状嵌合部は、先端
   方向に幅広な傾斜面を有した凹状に形成したことを特徴
   とする請求項１又は２記載の宇宙航行体の保持解放装
   置。