(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
６本の支柱を備え、少なくとも、該６本の支柱が実質的に１つの平面に含まれる展開状態と、６本の支柱が実質的に互いに平行に延びる折り畳み状態とをとることができる単一の６本組構造ユニット又は複数の該６本組構造ユニットを連結接続した連結構造ユニットを備えた骨組構造物であって、
前記６本組構造ユニットの前記支柱をその略中間点において折り畳み自在に支持する支柱中間ジョイントと、
前記６本組構造ユニットの６本の支柱のそれぞれの一端を前記展開状態における平面とは垂直の面内において回動自在に保持する中央ジョイントを備えており、
前記６本組構造ユニットは、
前記展開状態においては、その６本の支柱が該中央ジョイントから実質的に１つの平面内で放射状に延びるように位置決め配置されており、これによって、６本組構造ユニットの６本の支柱の他端を結ぶ線が実質的に正六角形を成すように構成されており、
折り畳み状態では、前記一端において前記中央ジョイントによって前記一端が拘束された状態で、該中央ジョイントを介して前記６本の支柱が互い平行に延びるように折り畳み自在になっていることを特徴とする骨組構造物。
【請求項２】
前記６本組構造ユニットの支柱が前記一端で中央ジョイントと成す角度を連結角αとし、展開状態と折り畳み状態との間の屈折状態における支柱の前記支柱中間ジョイントにおける屈折角をβとしたとき、
６本組構造ユニットのそれぞれの支柱が
β＝２×(９０°−α）を満足するような屈折状態となっており、
さらに、前記６本組構造ユニットのそれぞれ隣合う支柱の他端を連結するように屈折状態で配置される連結支柱と、
前記６本組構造ユニットの１つの支柱の他端と、該他端の両側に位置する一対の前記連結支柱の端部を連結保持する先端ジョイントと、
が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の骨組構造物。
【請求項３】
さらに、前記６本組構造ユニットの支柱の前記中央ジョイントから支柱中間ジョイントまでの第１支柱部分を介し、隣り合う前記第１支柱部分によって形成される面内に張設される第１膜部材と、
前記６本組構造ユニットの前記支柱の支柱中間ジョイントから前記他端までの第２支柱部分を介し、隣り合う前記第２支柱部分によって形成される面内に張設される第２膜部材と、を備え、
前記第１および第２膜部材は、展開時には、前記中央ジョイントを中心にして１つの平面内において正６角形の膜状構造物を形成するとともに、折り畳み状態では、前記第１および第２膜部材は、前記６本組構造ユニットの支柱および連結支柱に連動して収納されるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の骨組構造物。
【請求項４】
さらに、隣合う前記６本組構造ユニットの支柱のそれぞれの他端および一対の前記連結支柱のそれぞれの一端、または、隣接する３つの前記６本組構造ユニットの支柱のそれぞれの他端と、それらの６本組構造ユニットに付随する３つの連結支柱のそれぞれの一端とを回動自在に支持するユニット連結ジョイントとを備え、
該ユニット連結ジョイントを介して複数の前記６本組構造ユニットが結合されたことを特徴とする請求項３に記載の骨組構造物。
【請求項５】
前記先端ジョイントと中央ジョイントとを繋ぐ結合部材と、
該結合部材を制御して前記先端ジョイントと中央ジョイントとの間隔を適宜調整することによって６本組構造ユニットおよび連結支柱の屈折角度を所定角度に調整する角度調整手段とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の骨組構造物。
【請求項６】
前記先端ジョイントと中央ジョイントとの間隔が１つの平面内において調整されるようになっていることを特徴とする請求項５に記載の骨組構造物。
【請求項７】
前記先端ジョイントまたはユニット連結ジョイントとを繋ぐ結合部材と該結合部材を制御して前記先端ジョイントまたはユニット連結ジョイントの間隔を適宜調整することによって６本組構造ユニットおよび連結支柱の連結角度または屈折角度を所定角度に調整する手段とを備えたことを特徴とする請求項４に記載の骨組構造物。
【請求項８】
前記先端ジョイントまたはユニット連結ジョイントとの間隔が１つの平面内において調整されるようになっていることを特徴とする請求項７に記載の骨組構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンパクトな形状に折り畳んで収納することができ、これによって特に、宇宙空間を容易に輸送し、所望の位置において展開して自由度の高い平面または立体構造体を構成することができる骨組構造物に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
大型宇宙構造物の建設において、構造物の大型化が進むに従い軌道上での建設作業が増加、複雑化し、建設ロボット等の軌道上設備や宇宙飛行士の船外活動が必須となる。
【０００３】
大型宇宙構造物の建設技術の一つとして、インフレータブルと呼ばれるものがある。この技術では、まず気体により薄膜構造物を膨張させ、次にこれを化学的・物理的に凝固させて構造物を形成する。この構造物は、建設が容易でかつ極端な軽量化が可能であるように思われるが、形成される構造物の形状を正確に制御することが困難であり、したがって、その用途が制限される。また、構造物の再利用にも制約があるという欠点がある。
【０００４】
人工衛星に装備される太陽電池の場合、長方形の平板を折り畳んで収納し、軌道上で長い平板に伸展するものが多い。これらの従来の構造物は収納性が良くかつ展開機構が単純であるという利点がある。しかし、反面、１次元的な展開に制限され、長大化による構造物への応用性、適用性に欠けるという問題がある。
【０００５】
さらに、宇宙ステーション等の宇宙空間において大型宇宙構造物を建設する場合、単純な組立作業が可能な汎用的な構造部材を使用することが望まれるとともに、輸送が効率的に行えるものであることも要求される。例えば、太陽電池パネルやアンテナなどでは折り畳んでコンパクトに収納した状態で輸送し、軌道上にて展開して使用することが一般的になっている。しかし、現在までに提供されている手法は、必ずしもその要請に充分に応えるものではなかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記事情に鑑みて構成されたもので、本発明は建設される宇宙構造物の大型化が進んでも、構造物を建設するための特有の付帯技術や設備要しない構造物を提供するものである。
【０００７】
また、本発明は容易に且つ性格に所望の形態に展開できるインフレータブル構造物を提供することを目的とする。
【０００８】
さらに、本発明では、独特の構造かかる構造物の連結とその屈折、展開により、２次元構造だけでなく、所望の立体構造を有する構造物を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の上記目的は、６本の支柱を備え、少なくとも、該６本の支柱が実質的に１つの平面に含まれる展開状態と、６本の支柱が実質的に互いに平行に延びる折り畳み状態とをとることができる単一の６本組構造ユニット又は複数の該６本組構造ユニットを連結接続した連結構造ユニットを備えた骨組構造物であって、
前記６本組構造ユニットの前記支柱をその略中間点において折り畳み自在に支持する支柱中間ジョイントと、
前記６本組構造ユニットの６本の支柱のそれぞれの一端を前記展開状態における平面とは垂直の面内において回動自在に保持する中央ジョイントを備えており、
前記６本組構造ユニットは、
前記展開状態においては、その６本の支柱が該中央ジョイントから実質的に１つの平面内で放射状に延びるように位置決め配置されており、これによって、６本組構造ユニットの６本の支柱の他端を結ぶ線が実質的に正六角形を成すように構成されており、
折り畳み状態では、前記一端において前記中央ジョイントによって前記一端が拘束された状態で、該中央ジョイントを介して前記６本の支柱が互い平行に延びるように折り畳み自在になっていることを特徴とする骨組構造物によって達成することができる。
【００１０】
この場合、好ましくは、前記６本組構造ユニットの支柱が前記一端で中央ジョイントと成す角度を連結角αとし、展開状態と折り畳み状態との間の屈折状態における支柱の前記支柱中間ジョイントにおける屈折角をβとしたとき、
６本組構造ユニットのそれぞれの支柱が
β＝２×(９０°−α）を満足するような屈折状態となっており、
さらに、前記６本組構造ユニットのそれぞれ隣合う支柱の他端を連結するように屈折状態で配置される連結支柱と、
前記６本組構造ユニットの１つの支柱の他端と、該他端の両側に位置する一対の前記連結支柱の端部を連結保持する先端ジョイントと、
が設けられる。
【００１１】
さらに、好ましくは、前記６本組構造ユニットの支柱の前記中央ジョイントから支柱中間ジョイントまでの第１支柱部分を介し、隣り合う前記第１支柱部分によって形成される面内に張設される第１膜部材と、
前記６本組構造ユニットの前記支柱の支柱中間ジョイントから前記他端までの第２支柱部分を介し、隣り合う前記第２支柱部分によって形成される面内に張設される第２膜部材と、を備え、
前記第１および第２膜部材は、展開時には、前記中央ジョイントを中心にして１つの平面内において正６角形の膜状構造物を形成するとともに、折り畳み状態では、前記第１および第２膜部材は、前記６本組構造ユニットの支柱および連結支柱に連動して収納されるようになっている。
【００１２】
また、さらに、隣合う前記６本組構造ユニットの支柱のそれぞれの他端および一対の前記連結支柱のそれぞれの一端、または、隣接する３つの前記６本組構造ユニットの支柱のそれぞれの他端と、それらの６本組構造ユニットに付随する３つの連結支柱のそれぞれの一端とを回動自在に支持するユニット連結ジョイントとを備え、
該ユニット連結ジョイントを介して複数の前記６本組構造ユニットが結合される構造としてもよい。
【００１３】
また、前記前記先端ジョイントと中央ジョイントとを繋ぐ結合部材と、
該結合部材を制御して前記先端ジョイントと中央ジョイントとの間隔を適宜調整することによって６本組構造ユニットおよび連結支柱の屈折角度を所定角度に調整する角度調整手段とを備えることができる。
【００１４】
この場合、前記先端ジョイントと中央ジョイントとの間隔が１つの平面内において調整されるようにしてもよい。
【００１５】
また、前記先端ジョイントまたはユニット連結ジョイントとを繋ぐ結合部材と該結合部材を制御して前記先端ジョイントまたはユニット連結ジョイントの間隔を適宜調整することによって６本組構造ユニットおよび連結支柱の連結角度または屈折角度を所定角度に調整する手段とを備えることができる。
【００１６】
この場合、先端ジョイントまたはユニット連結ジョイントとの間隔が1つの平面内において調整されるようになっていてもよい。
【００１７】
なお先端ジョイント、中央ジョイントあるいはユニット連結ジョイントは、共通仕様とすることができる。すなわち、先端ジョイント、あるいは中央ジョイントの支柱端部の収容部の成す角度を調整可能にしたジョイントを用意し、中央ジョイントあるいは先端ジョイントとして使用する場合には、その角度を１８０°とすればよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。図１を参照すると、本発明の骨組構造物に使用する支柱１の１つの実施形態が示されている。本例の支柱１は、横断面がチャンネル状の２本の同じ長さ同じ構造の第１支柱部分２、および第２支柱部分３を有しており、この２つの支柱部分２、３の一端は、支柱中間ジョイント４によって回動自在に連結されている。支柱中間ジョイント４は、チャンネル状の部材から構成されており、支柱部分２、３が平行に延びる支柱の折り畳み状態では、該支柱部分２、３と直交するように延びる。また、支柱部分２、３があたかも一本の支柱１として延びる展開状態では、支柱中間ジョイント４は、支柱部分の延びる方向に沿って延びる。そして、それぞれの支柱部分２、３を軸支する回動軸５、６を備えている。支柱中間ジョイント４のフランジ部分によって軸５および６の両端が支持されている。
【００１９】
図２および図３を参照すると、本発明にかかる６本の支柱１から構成される６本組構造ユニット７が示されている。６本組構造ユニット７は六本の支柱１を円周方向に等角度すなわち６０°毎に放射状に配置した構造を有する。この中心部分には、中央ジョイント８が配置されており、図３に示すように、この中央ジョイント７によって６本の支柱１のそれぞれの一端が回動自在に支持されている。図３に詳細に示すように中央ジョイント８は、支柱１の端部をそれぞれ収容するために中心点から６０°間隔で放射状に延びるのチャンネル部すなわち収容部８ａを有している。支柱１の一端は、このチャンネル部８ａに回動軸９を介して回動自在に支持されている。これによって各支柱１は、中央ジョイント８の含まれる面に対して垂直の面内で回動することができ任意の位置で止まることができる。したがって図２に示すような折り畳み状態と展開状態との間の状態、すなわち屈折状態をとることができる。この場合各支柱１の第１支柱部分２と中央ジョイント８との成す角度すなわち中央連結角αは任意に設定することができる。また、支柱中間ジョイント４を介しての２つの支柱部分の成す角度すなわち屈折角βも任意に設定できる。
【００２０】
なお、支柱１を該垂直面内で任意の位置で止まるようにする機構および支柱中間ジョイント４による屈折角βを任意に設定して止まるようにする機構自体は、公知であり、本発明を構成しない。たとえば、この目的のために中央ジョイント８のチャンネル部８ａの内面と支柱１の外面との摩擦力を利用することができる。６本組構造ユニット７の折り畳み状態では、各支柱１は、中央ジョイント８が含まれる平面に対して直交するように延びる。また、展開状態では、中央ジョイント８の含まれる平面と同じ平面で延びるようにかつ、中央ジョイント８から６０°の等角度で放射状に延びるように配置される。６本組構造ユニット７は図４に示すように折り畳み状態とすることができる。この場合、各支柱は、支柱中間ジョイント４を介して支柱部分２、３が完全に平行に延びるように折り畳みかつ中央ジョイント８に対して直交するように延びる。このとき支柱中間ジョイント４を介して各支柱１を折り畳んだ状態で収納することもできるし、支柱１を支柱中間ジョイント４を介して折り畳むことなく、中央ジョイント８に対して６本の支柱１が垂直に延びるように折り畳んだ状態で収納することもできる。この場合には、支柱１を折り畳んだ図４の棒状のものに比して細長い折り畳み状態となる。
【００２１】
上記したように６本組構造ユニット７は、展開状態においては、その６本の支柱が該中央ジョイント８から実質的に１つの平面内で放射状に延びるように位置決め配置されているので、これによって、６本組構造ユニットの６本の支柱の他端を結ぶ線が実質的に正六角形を成すように構成されることになる。
【００２２】
また、６本組構造ユニットは、折り畳み状態では、前記一端において前記中央ジョイント８によって前記一端が拘束された状態で、該中央ジョイント８を介して前記６本の支柱が互い平行に延びるように折り畳み自在になっている。
【００２３】
上記のように６本組構造ユニット７の支柱１が前記一端で中央ジョイント８と成す角度を連結角αとし、展開状態と折り畳み状態との間の屈折状態における支柱の前記支柱中間ジョイント４における屈折角をβとしたとき、
６本組構造ユニット７のそれぞれの支柱１が
β＝２×(９０°−α）を満足するような屈折状態とすると６本組構造ユニット７は、支柱１の中央ジョイント８とは反対側の端部すなわち他端側はすべて中央ジョイント８の含まれる平面と同一平面内に位置することとなる。すなわち、すべての支柱の両方の先端は常に同一平面上に横たわるようになる。さらに、αが０度になるようにすれば、６本組構造ユニット７を形成するすべての支柱１は図５に示すように同一平面内で展開されることになり、２次元のすなわち平面的な構造物が形成される。また、αが９０度になるようにすると、上記したように６本組構造ユニットを構成する支柱１は図４のように棒状に束ねられ、コンパクトな形状になる。
【００２４】
６本組構造ユニット７に加えて、さらに前記６本組構造ユニット７のそれぞれ隣合う支柱の他端を連結するように屈折状態で配置される連結支柱１０と、前記６本組構造ユニット７の１つの支柱の他端と、該他端の両側に位置する一対の前記連結支柱の端部を連結保持する先端ジョイント１１と、を設けることができる。
【００２５】
このように支柱１と同一構造の連結支柱１０を用いて、図２に示した６本組構造ユニット７の周囲のそれぞれの他端を連結すれば、図６に示すような構造の１２本組骨組構造物１２を形成することができる。この場合、３本の支柱の端部を連結するに当たり、図７に示すような先端ジョイント１１を使用する。
【００２６】
先端ジョイント１１は、上記した中央ジョイント８を２分した構造を有する。すなわち、３つの支柱端部をそれぞれ回動自在に収容するために、中央ジョイント８のチャンネル部８ａと同様の構造のチャンネル部１１ａおよび回動軸９を有する。
【００２７】
このような外周を有する１２本組骨組構造物１２は、上記αを９０度にすると、図８に示すように、図４と同様の棒状の折り畳み状態となる。また、αを０度にすると、図９に示すような平面状の６角形の骨組構造物が形成される。このような外周を有する骨組構造物は、図２の６本組構造ユニットのみの構造に比較して連結支柱１０を有する分、展開中、展開完了後において構造の剛性が高いという利点がある。
【００２８】
図１０を参照すると、図６の１２本組骨組構造物１２に膜部材を組合せた構造物が示されている。すなわち１０図の構造物は、さらに、６本組構造ユニット７の支柱１の中央ジョイント８から支柱中間ジョイント４までの第１支柱部分２を介し、隣り合う第１支柱部分２によって形成される面内に張設される第１膜部材１３と、
６本組構造ユニット７の前記支柱の支柱中間ジョイント４から前記他端までの第２支柱部分３を介し、隣り合う前記第２支柱部分３によって形成される面内に張設される第２膜部材１４と、を備える。
【００２９】
第１および第２膜部材１３、１４は、展開時には、前記中央ジョイント８を中心にして１つの平面内において正６角形の膜状構造物を形成するとともに、折り畳み状態では、前記第１および第２膜部材１３、１４は、前記６本組構造ユニット７の支柱１および連結支柱１０に連動して収納されるようになっている。
【００３０】
この膜状部材を備えた骨組構造物は、太陽電池膜などの面状構造物の装着に好適である。いま、図９に示す６本組構造ユニット７および連結支柱１０から構成される骨組構造物の全面に図１２に示すように膜部材を張設する手順について説明する。支柱な長さをＬとすると図１２の骨組み構造の一辺の長さはＬである。そして、またこの６角形を構成する６つの正三角形の１つの辺の長さもＬである。したがってその中間点である各支柱１の支柱中間ジョイント４の位置はＬ／２である。この部分が折り畳みの位置になるので、図１２に示すように中央ジョイント８を中心としてＬ／２の半径の円を描き、この線に沿って膜部材を切断するようにする。すなわち、第１膜部材１３の外端部は、６分の１の円弧を成し、第１膜部材１４の内端部は、この第１膜部材１３の外端部と整合する形状の円弧を成す。この構造物に対して連結角αおよび屈折角βに所定の関係を与えて設定すると、図６の形態に対応する図１０の屈折状態の膜状構造物が得られる。このように、６本組構造ユニット７の支柱１を中間点で折り畳む構造とすることによって、コンパクトな折り畳み状態を得ることができ、収納性を高めることができる。この場合、膜状部材１３、１４を取り外すことなく図１１に示すように骨組構造物を折り畳むことができる。この場合、膜状部材１３、１４は、棒状に折り畳まれた支柱１および連結支柱１０の間に収納することができる。また、膜状構造物は上述のように棒状となった骨組構造物に巻き取ることも、図１３に示すように、扇子状に折り畳むことも可能である。
【００３１】
図１４ないし図１９を参照してさらに別の形態の骨組構造物を説明する。この構造物は、６本組構造ユニット７および連結支柱１０から構成される１２本組骨組構造物１２を任意の数で任意に方向に組み合わせたものである。この目的のために、さらに、隣合う前記６本組構造ユニット７の支柱１のそれぞれの他端および一対の前記連結支柱１０のそれぞれの一端、または、隣接する３つの前記６本組構造ユニット７の支柱１のそれぞれの他端と、それらの６本組構造ユニットに付随する３つの連結支柱１０のそれぞれの一端とを回動自在に支持するユニット連結ジョイント１５とを備える。そして、ユニット連結ジョイント１５を介して複数の６本組構造ユニット７が結合する。
【００３２】
ユニット連結ジョイント１５は、図１６に示されるように収容部１５ａを６０°の角度配置で周方向に備えた中央ジョイント８と同様の構造を有する。
【００３３】
このようにユニット連結ジョイント１５を用いることによって、図６に例示した６本組構造ユニット７と連結支柱１０から構成される骨組構造物を任意の数組み合わせた、例えば図１４に示すような骨組構造物が得られる。図１４の構造物は、７個の６本組構造ユニット７を用いて構成した構造であり、図１５はその構造物の展開状態すなわち２次元構造物とした形態を示す平面図である。図１７は図１４の骨組構造物の折り畳み状態を示す斜視図である。図１８は図１７の折り畳み状態を構造物の端部からみた端面図である。また図１９図は、図１５に示す展開状態の斜視図である。
【００３４】
図２０ないし図２３を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。この形態は、図６の６本組構造ユニットに連結支柱を付加した図６の構造を複数個組み合わせた構造の図１４の骨組構造において図１０のように膜部材を、付加したもの膜状骨組構造物である。図２０は、この形態において、図１７に対応する折り畳み状態が図２１に示されている。この場合の膜状部材は、図１０または図１２に示すように、第１膜状部材１３および第２膜状部材１４が設けられる。また、図２１には、図６、図１０あるいは、図１４に示す状態に対応する本形態における折り曲げ状態がしめされている。図２２に示す状態は、図２１に示す折り曲げ状態の折り曲げ角度βをさらに大きくした折り曲げ状態である。また、図２３に示す状態は、図５、図９、図１２、図１５および図１９に示す状態に対応する、本形態の展開状態である。
【００３５】
図２４を参照すると本発明のさらに他の形態が示されている。本発明のこの形態は、６本組構造ユニット７に連結支柱１０に膜状部材１３、１４を付加した図１０に示す折り曲げ状態を２つ結合した形態である。この場合、２つの６本組構造ユニット７の１対の連結部は、互いの連結角度を調整可能な連結角度調整可能ジョイント１６が使用されている。図２５には、連結角度調整可能ジョイント１６の使用状態の斜視図が示されている。この連結角度調整可能ジョイント１６は、支柱１、１０の端部を回動自在に支持するための回動軸１２を備えている点は、図３の中央ジョイント８、先端ジョイント１１と同じであるが、図３の中央ジョイント８、図７の先端ジョイント１１と異なり、一方の６本組構造ユニット７および連結支柱１０からなる骨組構造１７と他方の６本組構造ユニット７および連結支柱１０からなる骨組構造１８との連結部における支柱端部の収容部１６ａ、１６ａが同一の平面内に含まれず、任意の角度で設定できるということである。すなわち、組み合わされる骨組構造１７、１８の成す角度すなわち骨組構造同士の連結角度γが任意に設定できるということである。
【００３６】
図２６ないし図２９はこの連結角度調整可能ジョイント１６を用いたさらに別の実施形態が示されている。
【００３７】
この実施形態は、図１０の折り曲げ状態、図１１の折り畳み状態、図１２の展開状態をとることができる、骨組構造を５つ組み合わせてドーナツ状に連結した骨組構造物である。
【００３８】
図２６には、図１０に対応する折り曲げ状態が示されている。
【００３９】
図２７には、図１２に対応する展開状態が示されている。
【００４０】
さらに、図２８には、この実施形態の骨組構造物の折り畳み状態が示されている。この折り畳み状態は、各支柱の支柱中間ジョイントおよび中央ジョイントは折り畳み状態にすることによって得られる。しかし、構成要素となる５つの骨組構造の連結には間には連結角度調整可能ジョイント１６を使用しているために、それぞれの構成要素の骨組構造は連結角度調整可能ジョイントの収容部に垂直な方向に延びている。
【００４１】
本例の連結角度調整可能ジョイント１６は、連結角度を任意に調整できるようになっているため中央ジョイント８あるいは先端ジョイント１１のように支柱端部の収容部が同一の平面に含まれるように展開することができる。このように完全に展開すると、すなわち連結角度γが１８０°となるようにすると図２９に示すように５つの構成骨組構造はそれぞれ平行に延びるように折り畳み状態を形成することができる。これによって、さらに収納性を高めることができる。
【００４２】
なお、連結角度調整可能ジョイント１６を、連結角度γを固定として、中央ジョイント、先端ジョイント、連結ジョイントにそれぞれ兼用することができる。このようにすべてのジョイントを兼用するように構成することにより部品点数を少なくすることができる。
【００４３】
なお上記の図２６ないし２８の形態において連結角γは138.19度である。この形態における、連結構造物は球状の構造物や円盤状の構造物の一部を成す。
図３０には、図１０の骨組構造物を展開状態にし、折り曲げ状態にし、または折り畳み状態に任意に制御できる機構を付加した形態が示されている。
【００４４】
すなわち、この構造物では、先端ジョイント１１、中央ジョイント８にそれぞれワイヤ１９を張り渡し、ワイヤを巻き上げまたはゆるめて、ジョイント間の間隔を調整できるようにしている。具体的には、ワイヤ１９の巻き取り等の長さを制御する制御機構を備えかつ各先端ジョイント、中央ジョイントのそれぞれの役割を果たす制御機構付ジョイント２０、２１をそれぞれ対応する場所に設ける。これにはワイヤ巻き取り、解放のための駆動機構がついている。この駆動機構を制御することによりジョイント間のワイヤの長さを調整して支柱先端間の距離が常に等しくなるように制御する。これによって、ワイヤ長の制御だけで骨組構造物の展開、折り曲げ、折り畳み状態自由に制御することができる。図３０に示す骨組構造物を複数個連結した骨組構造物をに対し、ワイヤ長の制御をすべての６本組構造ユニットおよび連結支柱を備えた骨組構造物に対して同期して行うことにより、連結構造物のスムーズな、展開、折り曲げ、折り畳みの任意の状態制御を行うことができる。また、このように図３０に示される各ジョイント間に張り渡される１２本のワイヤを等しくすることにより、１２本の支柱のすべての先端は同一平面上に配置できる。なお、図３０の構造物を複数備える骨組構造物を上記のように駆動制御可能にするためには、ユニット連結ジョイント、連結角度調整可能ジョイントに対応する箇所に上記のワイヤを制御するための制御機構を取り付けたジョイントを用意すればよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、実質的に軌道上では建設作業を行う必要がない。したがって、大型宇宙構造物を軌道上においていわば、自動建設を達成することができる。
【００４６】
また、本発明の別の側面では、本発明の骨組構造物は折り畳み状態では極めてコンパクトな形状であるため宇宙空間への輸送を極めて容易に行うことができる。すなわち、本発明の６本組構造ユニットからなる構造物は収納状態でその断面がロケットフェアリングの断面形状である円に近い六角形を成すこととなるため、ロケットフェアリングへの収納性が極めて優れている。また、複数の６本組構造ユニットを連結接続した構造物も六角形の組み合わせとなるため、ロケットフェアリングへの収納性が良い。
【００４７】
本発明の構造物は、Ｈ−２級ロケットで打ち上げ可能な直径20mから40mとなり、連結型フラーレン構造物を形成すると、直径は50mから100mとなる。従って、一回のロケットの打ち上げで輸送が可能であり、大型の宇宙構造物の建設が一回の輸送工程によって可能となる。
【００４８】
別の観点では、本発明の構造物ではすべての支柱を連動して、動作させるようにしているため、制御機構あるいは駆動機構を単純化することができる。
【００４９】
本発明は上記の通り従来の構造物では達成し得ない多くの利点を有するため本発明の６本組構造ユニット或いは膜状部材を適宜組合せて骨組構造物を構成することにより、宇宙空間における大型アンテナの反射盤の形成が可能となる。
【００５０】
また、太陽電池膜の装着による大型太陽電池パネルを形成することが可能となる。さらに、本発明の構造物に宇宙機バス機器を装着することにより大型宇宙機の形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の骨組構造物を構成する支柱の斜視図、
【図２】  ６本組構造ユニットの斜視図、
【図３】  中央ジョイントの使用状態を示す斜視図、
【図４】  ６本組構造ユニットの折り畳み状態を示す斜視図、
【図５】  ６本組構造ユニットの展開状態を示す斜視図、
【図６】  １２本組骨組構造物の折り曲げ状態を示す斜視図、
【図７】  先端ジョイントの使用状態を示す斜視図、
【図８】  １２本組骨組構造物の折り畳み状態を示す斜視図、
【図９】  １２本組骨組構造物の展開状態を示す斜視図、
【図１０】  １２本組骨組構造物に膜部材を付加した骨組構造物の折り曲げ状態を示す斜視図、
【図１１】  図１０の骨組構造物の折り畳み状態を示す斜視図、
【図１２】  図１つの骨組構造物の展開状態を示す斜視図、
【図１３】  膜状部材を折り畳み状態にする途中の状態を示す斜視図、
【図１４】  複数の１２本組骨組構造物を組み合わせた骨組構造物の折り曲げ状態を示す斜視図、
【図１５】  図１４の骨組構造物の展開状態を示す平面図、
【図１６】  ユニット連結ジョイントの使用状態を示す平面図、
【図１７】  図１４の骨組構造物の折り畳み状態を示す斜視図、
【図１８】  図１４の骨組構造物の折り畳み状態の端面図、
【図１９】  図１４の骨組構造物の展開状態を示す斜視図、
【図２０】  図１０の膜部材を付加した骨組構造物を複数組合せて構成される骨組構造物のほぼ折り畳み状態を示す斜視図、
【図２１】  図２０の骨組構造物の折り曲げ状態を示す斜視図、
【図２２】  図２０の骨組構造物の連結角度を大きくして展開状態に近い折り曲げ状態を実現した場合の斜視図、
【図２３】  図２０の骨組構造物の展開図、
【図２４】  図１０の骨組構造物を所定の角度で結合した場合の骨組構造物の斜視図、
【図２５】  連結角度調整可能ジョイントの使用状態を示す斜視図、
【図２６】  図１０の骨組構造物を連結角度調整可能ジョイントを用いてドーナツ状に連結した連結骨組構造物の斜視図、
【図２７】  図２６の連結骨組構造物の展開状態を示す斜視図、
【図２８】  図２６の連結骨組構造物を構成する骨組構造物のそれぞれの折り畳んだ状態を示す斜視図、
【図２９】  連結角度調整可能ジョイントの連結角を１８０°とした状態で図２６の連結骨組構造物を折り畳んだ場合の折り畳み状態を示す斜視図、
【図３０】  図１０の膜部材を付加した骨組構造物の先端ジョイントお中央ジョイントにワイヤを張り渡し、該ワイヤの長さを制御可能にする制御機構を備えた先端ジョイント、中央ジョイントにした場合の折り曲げ状態の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  支柱、
２  第１支柱部分
３  第２支柱部分
４  支柱中間ジョイント
５  回動軸
６  回動軸
７  ６本組構造ユニット
８  中央ジョイント
９  回動軸
１０  連結支柱
１１  先端ジョイント
１２  １２本組骨組構造物
１３  第１膜部材
１４  第２膜部材
１５  ユニット連結ジョイント
１６  連結角度調整可能ジョイント
１７  膜部材を付加した骨組構造物
１８  膜部材を付加した骨組構造物
１９  ワイヤ
２０  制御機構付先端ジョイント
２１  制御機構付中央ジョイント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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