(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インフレータブルチューブと、
化学反応によってガスを発生する物質を収納し、発生した前記ガスを前記インフレータブルチューブの内部に供給するガス供給部と、
前記化学反応の開始を制御する制御部とを具備し、
前記インフレータブルチューブは、前記化学反応によって発生する前記ガスによって、畳まれた状態から展開され、
前記インフレータブルチューブは、前記化学反応によって発生する熱によって連鎖硬化を開始する連鎖硬化樹脂の層を備える膜によって形成される
宇宙構造体。
【請求項２】
請求項１に記載された宇宙構造体であって、
前記ガス供給部が前記ガスを供給すると、前記ガス供給部が配置された場所に近い場所の前記連鎖硬化樹脂が前記熱によって硬化を開始し、その硬化をトリガーとして、前記連鎖硬化樹脂のその他の部分が連鎖的に硬化することにより、前記インフレータブルチューブの全体が硬化する
宇宙構造体。
【請求項３】
複数のインフレータブルチューブのそれぞれの端部が互いに結合されることによって構成されたトラス構造を有するインフレータブルトラスであって、
前記複数のインフレータブルチューブの各々は請求項１または２に記載されたインフレータブルチューブであり、
前記制御部は、設定されたスケジュールに基づいて前記複数のインフレータブルチューブのそれぞれの前記化学反応を開始する
インフレータブルトラス。
【請求項４】
化学反応によってガスを発生する物質を収納したガス供給部を提供する工程と、
前記化学反応を開始することにより、発生した前記ガスを前記インフレータブルチューブの内部に供給する工程とを具備し、
前記インフレータブルチューブは、前記化学反応によって発生する前記ガスによって、畳まれた状態から展開され、
前記インフレータブルチューブは、前記化学反応によって発生する熱によって連鎖硬化を開始する連鎖硬化樹脂の層を備える膜によって形成される
宇宙構造体の展開方法。
【請求項５】
請求項４に記載された宇宙構造体の展開方法であって、
前記ガス供給部が前記ガスを供給すると、前記ガス供給部が配置された場所に近い場所の前記連鎖硬化樹脂が前記熱によって硬化を開始し、その硬化をトリガーとして、前記連鎖硬化樹脂のその他の部分が連鎖的に硬化することにより、前記インフレータブルチューブの全体が硬化する
宇宙構造体の展開方法。
【請求項６】
複数のインフレータブルチューブのそれぞれの端部が互いに結合されることによって構成されたトラス構造を有するインフレータブルトラスの展開方法であって、
前記複数のインフレータブルチューブの各々は請求項４または５に記載された宇宙構造体の展開方法によって展開され、
更に、設定されたスケジュールに基づいて前記複数のインフレータブルチューブのそれぞれの前記化学反応を開始する工程
を具備するインフレータブルトラスの展開方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、宇宙において使用される構造体とその展開方法に関する。本発明は特に、宇宙において使用されるインフレータブルトラスとその展開方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
宇宙において、例えば太陽光発電衛星のように、大規模な構造物を設置することが求められる場合がある。構造物を地上から宇宙に運搬するためのロケットの容積は限られているために、大規模の構造物は何らかの手段によって畳まれた状態でロケットに積載され、宇宙において展開される。
【０００３】
このような構造物の一例として、内部にガスを充填することによって膨らんで展開するインフレータブル構造体が挙げられる。図１には、展開後のインフレータブル構造体の参考例としてインフレータブルトラス１０１が示されている。インフレータブルトラス１０１は、真っ直ぐで細長い多数のチューブがそれぞれの端部で互いに接続されたトラス構造を有する。各々のチューブは柔軟な膜によって形成されている。地上では、これらのチューブの内部にはガスが充填されていない状態で畳まれてロケットに積み込まれる。ロケットには更に、ガスボンベ１０２が積み込まれる。宇宙空間に折り畳まれた状態のインフレータブルトラス１０１を配置し、ガス供給ライン１０３を介してガスボンベ１０２内のガスを各々のインフレータブルチューブ内に供給することにより、インフレータブルトラス１０１が展開される。
【０００４】
特許文献１には、インフレータブル構造体の他の例が記載されている。この文献に記載のインフレータブルチューブでは、ボンベ重量を減らすために、チューブの内側にガス生成源が収められる。太陽光が当たるとガス生成源の温度が上昇して気化してガスが発生する。このガスがインフレータブルチューブの展開力に使われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１０６１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、運搬に必要とされる容積が小さい宇宙構造体を提供することである。
本発明の他の目的は、安定した展開が可能な宇宙構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下に、［発明を実施するための形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００８】
本発明の一側面における宇宙構造体は、インフレータブルチューブ（２）と、化学反応によってガスを発生する物質（１０）を収納し、発生したガスをインフレータブルチューブの内部に供給するガス供給部（６）と、化学反応の開始を制御する制御部（７）とを備える。
【０００９】
本発明の他の側面における宇宙構造体において、インフレータブルチューブは、化学反応によって発生する熱によって連鎖硬化を開始する連鎖硬化樹脂の層を備える膜（４）によって形成される。
【００１０】
本発明の一側面におけるインフレータブルトラスは、複数のインフレータブルチューブ（２）のそれぞれの端部（３）が互いに結合されることによって構成されたトラス構造を有するインフレータブルトラス（１）である。複数のインフレータブルチューブの各々は、本発明によるインフレータブルチューブである。制御部（７）は、設定されたスケジュールに基づいて複数のインフレータブルチューブのそれぞれの化学反応を開始する。
【００１１】
本発明の一側面における宇宙構造体の展開方法は、化学反応によってガスを発生する物質（１０）を収納したガス供給部（６）を提供する工程と、化学反応を開始することにより、発生したガスをインフレータブルチューブ（２）の内部に供給する工程とを備える。
【００１２】
本発明の他の側面における宇宙構造体の展開方法において、インフレータブルチューブは、化学反応によって発生する熱によって連鎖硬化を開始する連鎖硬化樹脂の層を備える膜（４）によって形成される。
【００１３】
本発明の一側面におけるインフレータブルトラスの展開方法は、複数のインフレータブルチューブ（２）のそれぞれの端部（３）が互いに結合されることによって構成されたトラス構造を有するインフレータブルトラス（１）の展開方法である。複数のインフレータブルチューブの各々は本発明による宇宙構造体の展開方法によって展開される。インフレータブルトラスの展開方法は更に、設定されたスケジュールに基づいて複数のインフレータブルチューブのそれぞれの化学反応を開始する工程を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、運搬に必要とされる容積が小さい宇宙構造体が提供される。
更に本発明により、安定した展開が可能な宇宙構造体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、インフレータブル構造体の参考例を示す。
【図２】図２は、本発明の一実施形態におけるインフレータブルトラスを示す。
【図３】図３は、ロッドを側面から見た断面図である。
【図４】図４は、ガス供給部を側面から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図２は、本実施形態における宇宙構造体であるインフレータブルトラス１を示す。インフレータブルトラス１は、複数のロッド２がそれぞれの端部３で互いに結合されたトラス構造を有する。例えば宇宙太陽光発電においては、このインフレータブルトラス１が太陽電池パネルを支持する構造部材として用いられる。
【００１７】
図３は、ロッド２を側面から見た断面図である。ロッド２は炭素繊維織物４の膜によって形成されたインフレータブルチューブである。炭素繊維織物４の膜には、所定値以上の温度に反応して連鎖効果を開始する連鎖硬化樹脂が含浸されている。加熱によって硬化を開始する連鎖硬化樹脂は、例えば一部が加熱されて硬化を開始すると、その硬化による反応熱によって更に隣接する部位が硬化することによって、連鎖的に全体が硬化される性質を有する。炭素繊維織物４の内側には、内部のガスがロッド２の外部に逃げることを防ぐプラスチック性の膜であるライナー５の層が設けられている。
【００１８】
炭素繊維織物４のチューブの長手方向の端部３は、金属などの構造部材によって封止されている。端部３は、他のロッド２の端部と結合するための結合部材を有する。端部３には更に、ガス供給部６が設けられる。
【００１９】
図４は、ガス供給部６を側面から見た断面図である。ガス供給部６は、容器９を備える。容器９の内部には、ガス発生剤１０が収納される。ガス発生剤１０は固体または液体であり、化学反応を起こしてガスを発生する。ガス供給部６は更にトリガー手段を備える。トリガー手段は、制御部７から送信される電気信号であるトリガー信号に応答して、ガス発生剤１０が化学反応を開始するためのトリガーとなる刺激を発生する。図４の例ではトリガー手段は、雷管１２と、トリガー信号に応答して雷管１２を叩く点火ピン１１とによって実現される。点火ピン１１が雷管１２を叩くと、雷管１２はガス発生剤１０の配置された領域に発火する。これ以外にも、例えばトリガー信号に応答して発熱を開始する電熱線のような発熱手段がトリガー手段として例示される。
【００２０】
ガス発生剤１０としては、加熱することによって酸素を発生する塩素酸ナトリウムが好適に例示される。以下に化学反応式を示す。
３ＮａＣｌＯ３＋２Ｆｅ→３ＮａＣｌ＋Ｆｅ２Ｏ３＋３Ｏ２
Ｆｅを除いた化学反応式は以下の通りである。
２ＮａＣｌＯ３→２ＮａＣｌ＋３Ｏ２
更に、雷管によって着火することによって持続的に酸素を発生することのできるクロレートキャンドルをガス発生剤１０に用いることも可能である。
【００２１】
制御部７は、記憶装置を備える。記憶装置は、インフレータブルトラス１を構成する複数のロッド２の各々の展開を設定されたタイミングで実行するためのスケジュールを示す情報を記憶する。制御部７は、そのスケジュールに従ったタイミングで、各々のロッド２にトリガー信号を送信する。制御部７はインフレータブルトラス１に設置されていてもよいし、人工衛星等の外部の設備が備えていてもよい。信号線８は有線通信線でも無線通信線でもよい。
【００２２】
ガス供給部６は更に、ガス発生剤１０の配置された空間と、炭素繊維織物４によって形成されたインフレータブルチューブの内部とを連通する開口を有する。開口には、制御部７からの制御信号に応答して開口面積を制御するバルブ１４が設けられる。制御部７は、バルブ１４の開度制御信号を送信することにより、ガスを各ロッドのインフレータブルチューブに送り込む速度を調整することができる。制御部７は、容器９に配置された圧力検出器が検出する容器９の内部の圧力の検出値に基づいて、その圧力が一定に保たれるようにバルブ１４の開度を制御する。ガス供給部６の容器９の内部には、開口を覆うフィルタ１３が配置される。
【００２３】
地上において、インフレータブルトラス１は、各ロッド２の炭素繊維織物４の内部のガスが抜かれた状態で畳まれる。ロケットは畳まれたインフレータブルトラス１を搭載して宇宙に運搬する。ロケットは畳まれたインフレータブルトラス１をアクチュエータなどの手段によって宇宙空間に投入する。制御部７は予め記憶したスケジュールに従ってトリガー信号を各ロッド２に送信する。各ロッド２では、トリガー信号を受信すると、点火ピン１１が雷管１２を叩く。雷管１２が発火することにより、ガス発生剤１０が化学反応を開始する。
【００２４】
化学反応によって発生したガスは、炭素繊維織物４のインフレータブルチューブの内部に供給される。ガス発生剤１０の種類によってガスに不用な残差成分が含まれる場合、その成分は外に噴出しないようにフィルタ１３で取り除かれる。インフレータブルチューブは内部にガスが充填されることによって膨らみ、円筒形状などの細長く真っ直ぐな形状に形成される。このようにして各ロッド２が展開されることにより、インフレータブルトラス１が展開される。体積の小さい固体または液体からガスが生成されるため、宇宙への運搬の際に必要とされる容積が小さくて済む。またガスボンベやガス供給ライン等の設備を省略することができる。
【００２５】
ガス発生剤１０は、使用される環境下で不可逆的な化学反応を示す物質であることが望ましい。このような物質であると、ロッド２がトリガー信号を受信した後で、安定した展開動作を得ることができる。更に、例えばインフレータブルトラス１を構成する或るロッド２の影が他のロッド２に当たる太陽光線を妨げることにより、各ロッド２の環境は不均一である場合がある。このような場合にも、不可逆的な化学反応によってロッド２を展開することにより、環境の不均一性の影響を抑制することができる。従って設定されたスケジュールに従って各ロッド２を展開することができる。
【００２６】
トラス構造においては、各ロッド２が複雑な結合関係にある。且つその畳み方も様々なパターンを採用することができる。このような畳まれたトラス構造を、各ロッド２が干渉する等の障害を避けて正常に展開することが望まれる。制御部７は、各ロッド２の展開を予め設定されたスケジュールに従って実行することにより、正常にインフレータブルトラス１を展開することができる。
【００２７】
ガス発生剤１０が起こす化学反応は発熱反応であることが望ましい。ガス発生剤１０が起こす発熱反応により、炭素繊維織物４の温度が上昇する。特に、ガス供給部６が配置されたロッド２の端部３に近い場所の炭素繊維織物４の温度が上昇する。このときの炭素繊維織物４の到達温度が、炭素繊維織物４に含浸した連鎖硬化樹脂が硬化を開始する硬化温度を上回るように、ガス発生剤１０及び連鎖硬化樹脂の種類及び量、その他の設計が予め行われる。その結果、ロッド２の端部３に近い場所の連鎖硬化樹脂が硬化を開始する。その硬化をトリガーとして、その他の部分の連鎖硬化樹脂も連鎖的に硬化する。その結果、ロッド２の全体が硬化し、ロッド２が構造部材として形成される。インフレータブルトラス１を正常に展開するために、ロッド２が硬化を開始するタイミングは、当該ロッド２の周辺の所定範囲に存在するロッド２（少なくとも当該ロッド２と結合されたロッド）が展開を完了した後であることが望ましい。以上の動作により、インフレータブルトラス１の展開が完了する。
【符号の説明】
【００２８】
１  インフレータブルトラス
２  ロッド
３  端部
４  炭素繊維織物
５  ライナー
６  ガス供給部
７  制御部
８  信号線
９  容器
１０  ガス発生剤
１１  点火ピン
１２  雷管
１３  フィルタ
１４  バルブ
１０１  インフレータブルトラス
１０２  ガスボンベ
１０３  ガス供給ライン
【図１】
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【図２】
0005461091.tif 000003
【図３】
0005461091.tif 000004
【図４】
0005461091.tif 000005