(57)【要約】【課題】衛星に搭載された展開物の展開を制御するためのシンプルな展開機構を提供すること。【解決手段】展開機構は、所定の空間を有するピン収容部と、少なくとも一部分が所定の空間内に収容されたピンと、を備える。所定の空間は、展開物保持部が設けられる方向に向いて開口する第１開口部と、逆方向に向いて開口する第２開口部と、を有する。ピンは、第１開口部を通して突出可能な第１端部と、第２開口部を通して突出可能な第２端部と、を有する。第１端部の突出長と第２端部の突出長とは逆相関の関係にある。第２端部が押し込まれている状態において、第１端部は、十分に突出し、展開物保持部をロックする。第２端部が突出すると、第１端部は引っ込み、展開物保持部のロックが解除される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星に搭載される展開物と一体的に動く展開物保持部と接続される展開機構であって、
所定の空間を有するピン収容部と、
少なくとも一部分が前記所定の空間内に収容されたピンと
を備え、
前記所定の空間は、
前記展開物保持部が設けられる第１方向に向いて開口する第１開口部と、
前記第１方向と逆方向の第２方向に向いて開口する第２開口部と
を有し、
前記ピンは、
前記第１開口部を通して前記所定の空間から突出可能な第１端部と、
前記第１端部とは逆側に位置し、前記第２開口部を通して前記所定の空間から突出可能な第２端部と
を有し、
前記所定の空間から突出している前記第１端部の長さは、第１突出長であり、
前記所定の空間から突出している前記第２端部の長さは、第２突出長であり、
前記第１突出長と前記第２突出長とは逆相関の関係にあり、
前記第２突出長が所定の第１閾値以下である第１状態において、前記第１突出長は、前記第１端部が前記展開物保持部をロックするのに十分な量であり、
前記第２突出長が所定の第２閾値以上である第２状態において、前記第１突出長は、前記第１端部による前記展開物保持部のロックが解除される量である
展開機構。
【請求項２】
請求項１に記載の展開機構であって、
前記ピンは、前記第１端部と前記第２端部との間に幅広部を有し、
前記幅広部は、前記第１開口部及び前記第２開口部よりも幅広である
展開機構。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の展開機構であって、
更に、
前記ピンの状態を前記第１状態から前記第２状態に遷移させるために前記ピンを移動させるピン移動機構
を備える
展開機構。
【請求項４】
請求項３に記載の展開機構であって、
前記ピン移動機構は、前記所定の空間内に設けられたバネであり、
前記第１状態において、前記バネの長さは、前記バネの自然長よりも短く、
前記バネは、反発力によって前記ピンを移動させることにより、前記ピンの状態を前記第１状態から前記第２状態に遷移させる
展開機構。
【請求項５】
請求項４に記載の展開機構であって、
前記ピンは、前記第１端部と前記第２端部との間に幅広部を有し、
前記幅広部は、前記第１開口部及び前記第２開口部よりも幅広であり、
前記ピン収容部は、前記第１開口部の周囲に位置する上壁を有し、
前記バネは、前記上壁と前記幅広部との間の空間に設けられている
展開機構。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか一項に記載の展開機構であって、
前記第１状態において、前記第２端部は、前記第２突出長が前記所定の第１閾値以下となるように、外力によって前記所定の空間に押し込まれており、
前記外力の印加が解除されると、前記ピン移動機構が動作し、前記ピンの状態を前記第１状態から前記第２状態に遷移させる
展開機構。
【請求項７】
請求項６に記載の展開機構であって、
前記第１状態において、前記衛星はロケットに搭載されており、前記第２端部は前記ロケット側の土台と密着しており、前記外力は前記土台による押し込み力であり、
前記衛星が前記ロケットから分離すると、前記外力の印加が解除される
展開機構。
【請求項８】
展開物と、
前記展開物と一体的に動く展開物保持部と、
前記展開物保持部と接続される展開機構と
を具備し、
前記展開機構は、
所定の空間を有するピン収容部と、
少なくとも一部分が前記所定の空間内に収容されたピンと
を備え、
前記所定の空間は、
前記展開物保持部が設けられる第１方向に向いて開口する第１開口部と、
前記第１方向と逆方向の第２方向に向いて開口する第２開口部と
を有し、
前記ピンは、
前記第１開口部を通して前記所定の空間から突出可能な第１端部と、
前記第１端部とは逆側に位置し、前記第２開口部を通して前記所定の空間から突出可能な第２端部と
を有し、
前記所定の空間から突出している前記第１端部の長さは、第１突出長であり、
前記所定の空間から突出している前記第２端部の長さは、第２突出長であり、
前記第１突出長と前記第２突出長とは逆相関の関係にあり、
前記第２突出長が所定の第１閾値以下である第１状態において、前記第１突出長は、前記第１端部が前記展開物保持部をロックするのに十分な量であり、
前記第２突出長が所定の第２閾値以上である第２状態において、前記第１突出長は、前記第１端部による前記展開物保持部のロックが解除される量である
衛星。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、展開物を備える衛星、及びその展開物の展開を制御するための展開機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
宇宙空間で動作する衛星の中には、「展開物」を備えるものがある。展開物としては、展開式のアンテナや、展開式のパネルが挙げられる。そのような展開物は、衛星の打ち上げ時には畳まれて、ロックされている。衛星が宇宙空間に打ち上げられた後、そのロックが解除され、展開物が展開する。
【０００３】
典型的な展開機構は、そのようなロックを電気信号によって解除する。しかしながら、宇宙空間において展開機構が故障した場合、その修復は極めて困難である。従って、展開機構としてはなるべくシンプルなものが望ましい。
【０００４】
特許文献１（特開２００１−１５３５９９号公報）には、展開式の主翼を備える航空機搭載用の飛しょう体が開示されている。その飛しょう体の主翼は、飛しょう体が母機に搭載されている時には胴体に沿って畳まれ、飛しょう体が母機から分離した後に展開する。より詳細には、主翼が畳まれているとき、当該主翼に設けられた貫通穴に翼固定ピンが通され、それにより主翼が展開しないようロックされている。飛しょう体が母機から分離すると、翼固定ピンは、別途設けられたピストンによって外部にはじきとばされ、それにより、主翼のロックが解除される。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術を宇宙空間の衛星に適用することは好ましくない。何故なら、外部にはじきとばされる翼固定ピンが、宇宙ごみ（space debris）となってしまうからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１５３５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、衛星に搭載された展開物の展開を制御するためのシンプルな展開機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号を用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［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。
【０００９】
本発明の１つの観点において、衛星（１）に搭載される展開物（１０）と一体的に動く展開物保持部（２０）と接続される展開機構（４０）が提供される。その展開機構（４０）は、所定の空間（６０）を有するピン収容部（５０）と、少なくとも一部分が所定の空間（６０）内に収容されたピン（７０）と、を備える。所定の空間（６０）は、展開物保持部（２０）が設けられる第１方向（Ａ）に向いて開口する第１開口部（６１）と、第１方向（Ａ）と逆方向の第２方向（Ｂ）に向いて開口する第２開口部（６２）と、を有する。ピン（７０）は、第１開口部（６１）を通して所定の空間（６０）から突出可能な第１端部（７１）と、第１端部（７１）とは逆側に位置し第２開口部（６２）を通して所定の空間（６０）から突出可能な第２端部（７２）と、を有する。所定の空間（６０）から突出している第１端部（７１）の長さは、第１突出長（Ｌ１）であり、所定の空間（６０）から突出している第２端部（７２）の長さは、第２突出長（Ｌ２）である。第１突出長（Ｌ１）と第２突出長（Ｌ２）とは逆相関の関係にある。第２突出長（Ｌ２）が所定の第１閾値以下である第１状態において、第１突出長（Ｌ１）は、第１端部（７１）が展開物保持部（２０）をロックするのに十分な量である。第２突出長（Ｌ２）が所定の第２閾値以上である第２状態において、第１突出長（Ｌ１）は、第１端部（７１）による展開物保持部（２０）のロックが解除される量である。
【００１０】
ピン（７０）は、第１端部（７１）と第２端部（７２）との間に幅広部（７３）を有していてもよい。その幅広部（７３）は、第１開口部（６１）及び第２開口部（６２）よりも幅広である。
【００１１】
展開機構（４０）は更に、ピン移動機構（８０）を備えていてもよい。そのピン移動機構（８０）は、ピン（７０）の状態を第１状態から第２状態に遷移させるためにピン（７０）を移動させる。
【００１２】
ピン移動機構（８０）は、所定の空間（６０）内に設けられたバネ（８０）であってもよい。この場合、第１状態において、バネ（８０）の長さは、バネ（８０）の自然長よりも短い。バネ（８０）は、反発力によってピン（７０）を移動させることにより、ピン（７０）の状態を第１状態から第２状態に遷移させる。
【００１３】
ピン（７０）は、第１端部（７１）と第２端部（７２）との間に幅広部（７３）を有してもよい。その幅広部（７３）は、第１開口部（６１）及び第２開口部（６２）よりも幅広である。また、ピン収容部（５０）は、第１開口部（６１）の周囲に位置する上壁を有する。この場合、バネ（８０）は、上壁と幅広部（７３）との間の空間に設けられていてもよい。
【００１４】
第１状態において、第２端部（７２）は、第２突出長（Ｌ２）が所定の第１閾値以下となるように、外力によって所定の空間（６０）に押し込まれていてもよい。この場合、外力の印加が解除されると、ピン移動機構（８０）が動作し、ピン（７０）の状態を第１状態から第２状態に遷移させる。
【００１５】
例えば、第１状態において、衛星（１）はロケットに搭載されており、第２端部（７２）はロケット側の土台（１００）と密着しており、外力はその土台（１００）による押し込み力である。衛星（１）がロケットから分離すると、外力の印加が解除される。
【００１６】
本発明の他の観点において、衛星（１）が提供される。その衛星（１）は、上述の展開物（１０）、展開物保持部（２０）、及び展開機構（４０）を備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、衛星に搭載された展開物の展開を制御するためのシンプルな展開機構が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る衛星の展開物が畳まれた状態を概略的に示している。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る衛星の展開物が展開された状態を概略的に示している。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る展開機構の構成例を示している。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る展開機構の作用を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
図１及び図２は、本発明の実施の形態に係る衛星１を概略的に示している。図１には、衛星１がロケットに搭載されている状態が示されている。一方、図２には、衛星１がロケットから切り離された状態が示されている。
【００２１】
本実施の形態に係る衛星１は、展開物１０、展開物保持部２０、インタフェース部３０及び展開機構４０を備えている。
【００２２】
展開物１０としては、展開式のアンテナや、展開式のパネルが挙げられる。そのような展開物１０は、衛星１の打ち上げ時には畳まれて、ロックされる（図１参照）。衛星１が宇宙空間に打ち上げられた後、そのロックが解除され、展開物１０が展開する（図２参照）。
【００２３】
展開物保持部２０は、畳まれた状態の展開物１０（図１参照）を後述の展開機構４０に繋ぎ止めておくための部材である。展開物保持部２０は、展開物１０の一部分であってもよいし、展開物１０に取り付けられた別部品であってもよい。いずれにせよ、展開物保持部２０は、展開物１０と一体的に動く。従って、展開物保持部２０がロックされると、展開物１０も畳まれた状態でロックされることになる（図１参照）。一方、展開物保持部２０のロックが解除されると、展開物１０は展開する（図２参照）。
【００２４】
図１及び図２に示される例では、展開物保持部２０は、リング２１と糸２３を備えている。リング２１は、リング穴２２を有している。糸２３は、リング２１と展開物１０の一端との間をつないでいる。
【００２５】
インタフェース部３０は、衛星１をロケット側土台１００に固定するために用いられる部材である。つまり、インタフェース部３０は、衛星１の本体とロケット側土台１００との間に介在する。衛星１がロケットに搭載されているとき、インタフェース部３０は、ロケット側土台１００と密着している（図１参照）。一方、衛星１がロケットから切り離されると、インタフェース部３０も、ロケット側土台１００から離れる（図２参照）。
【００２６】
展開機構４０は、展開物１０の展開を制御するための機構である。より詳細には、展開機構４０は、上述の展開物保持部２０のロック及びロック解除を行い、それにより展開物１０の展開を制御する。展開物保持部２０が展開機構４０に接続されると、展開機構４０は展開物保持部２０をロックし、それにより、展開物１０が畳まれた状態でロックされる（図１参照）。展開機構４０が展開物保持部２０のロックを解除すると、展開物１０は展開する（図２参照）。
【００２７】
本実施の形態によれば、展開機構４０は、上述のインタフェース部３０に設けられる。よって、衛星１がロケットに搭載され、インタフェース部３０がロケット側土台１００と密着した状態では、展開機構４０もロケット側土台１００に密着あるいは近接することになる。後に詳しく説明されるように、インタフェース部３０がロケット側土台１００と密着しているこの状態で、展開機構４０は展開物保持部２０をロックする（図１参照）。そして、インタフェース部３０がロケット側土台１００から離れると、それに応答して、展開機構４０は自動的に展開物保持部２０のロックを解除する（図２参照）。すなわち、ロケット側土台１００と密着あるいは近接する展開機構４０は、そのロケット側土台１００の分離に反応して、自動的に作動する。
【００２８】
図３は、本実施の形態に係る展開機構４０の構成例を示している。図３の例において、展開機構４０は、ピン収容部５０、ピン７０、及びバネ８０を備えている。
【００２９】
ピン収容部５０は、ピン収容空間６０を有している。このピン収容空間６０は、展開物保持部２０の側とロケット側土台１００の側の両方に開口部を有している。より詳細には、図３中のＡ方向は、展開機構４０から見て展開物保持部２０が設けられる方向である。また、図３中のＢ方向は、展開機構４０から見てロケット側土台１００が設けられる方向である。これらＡ方向とＢ方向は互いに逆向きである。この場合において、ピン収容空間６０は、Ａ方向に向いて開口する第１開口部６１と、Ｂ方向に向いて開口する第２開口部６２とを有している。
【００３０】
ピン収容部５０の上壁５１は、第１開口部６１の周囲に位置する部分である。ピン収容部５０の下壁５２は、第２開口部６２の周囲に位置する部分である。側壁５３は、上壁５１と下壁５２との間に形成されている。図３に示されるように、上壁５１及び下壁５２は、側壁５３から突き出すように形成されている。つまり、上壁５１で囲まれるピン収容空間６０（第１開口部６１）の面積は、側壁５３で囲まれるピン収容空間６０の面積よりも小さい。また、下壁５２で囲まれるピン収容空間６０（第２開口部６２）の面積は、側壁５３で囲まれるピン収容空間６０の面積よりも小さい。
【００３１】
ピン７０は、ピン収容部５０のピン収容空間６０内で移動可能なように設けられている。このピン７０の少なくとも一部分は、ピン収容空間６０の中に収容されており、その全体がピン収容空間６０から外に飛び出すことはない。
【００３２】
ピン７０のＡ方向側の端部は、第１端部７１である。ピン７０のＢ方向側の端部は、第２端部７２である。つまり、第１端部７１と第２端部７２とは互いに逆側に位置している。第１端部７１の面積は第１開口部６１の面積よりも小さく、第１端部７１は、第１開口部６１を通してピン収容空間６０からＡ方向側に突出可能である。一方、第２端部７２の面積は第２開口部６２の面積よりも小さく、第２端部７２は、第２開口部６２を通してピン収容空間６０からＢ方向側に突出可能である。
【００３３】
ピン収容空間６０から突出している第１端部７１の長さは、以下「第１突出長Ｌ１」と参照される。一方、ピン収容空間６０から突出している第２端部７２の長さは、以下「第２突出長Ｌ２」と参照される。ピン７０がＡ方向に移動すると、第１突出長Ｌ１が増加し、第２突出長Ｌ２が減少する。逆に、ピン７０がＢ方向に移動すると、第１突出長Ｌ１が減少し、第２突出長Ｌ２が増加する。すなわち、第１突出長Ｌ１と第２突出長Ｌ２とは逆相関の関係にある。
【００３４】
ピン７０は更に、幅広部７３を有している。この幅広部７３は、第１端部７１と第２端部７２との間に位置している。幅広部７３の面積は、第１開口部６１の面積及び第２開口部６２の面積より大きい。すなわち、幅広部７３は、第１開口部６１及び第２開口部６２よりも幅広である。従って、幅広部７３は、第１開口部６１や第２開口部６２を通り抜けることができず、ピン収容空間６０の中に収まることになる。つまり、ピン７０は、ピン収容空間６０内で移動可能であるが、その全体がピン収容空間６０から外に飛び出すことはない。
【００３５】
バネ８０は、ピン収容部５０の上壁５１とピン７０の幅広部７３との間のピン収容空間６０に設けられている。第２端部７２が「外力」によってピン収容空間６０に押し込まれている状態において、バネ８０の長さは、バネ８０の自然長よりも短くなる。そして、その外力の印加が解除されると、バネ８０は、反発力によって、幅広部７３（すなわち、ピン７０）をＢ方向に押す。つまり、バネ８０は、ピン７０を移動させるための「ピン移動機構」として機能する。尚、上記のような作用が実現できる限り、バネ８０は、必ずしも上壁５１や幅広部７３に固着されている必要はない。
【００３６】
図４を参照して、本実施の形態に係る展開機構４０の作用を説明する。
【００３７】
＜状態（ａ）＞
状態（ａ）は、既出の図１で示された状態に相当する。つまり、衛星１がロケットに搭載され、インタフェース部３０がロケット側土台１００と密着し、展開機構４０がロケット側土台１００と密着あるいは近接している。
【００３８】
この状態（ａ）において、第２端部７２は、ロケット側土台１００と密着しており、そのロケット側土台１００によってピン収容空間６０内に押し込まれている。このロケット側土台１００による押し込み力が上述の「外力」に相当し、それにより、バネ８０の長さはその自然長よりも短くなっている。
【００３９】
第２端部７２がピン収容空間６０に押し込まれると、その分、第１端部７１がピン収容空間６０から突出する。その突出している第１端部７１が、展開物保持部２０のリング穴２２（図１参照）を通り抜ける。言い換えれば、突出している第１端部７１に、展開物保持部２０のリング２１が引っ掛けられる。この状態が、「展開物保持部２０をロックした状態」に相当する。
【００４０】
この状態（ａ）における第１突出長Ｌ１は、第１端部７１が展開物保持部２０をロックするのに十分な量である。逆に言えば、第１突出長Ｌ１が十分となるように、第２端部７２がピン収容空間６０に押し込まれていればよい。ここで、必ずしも第２端部７２の全体がピン収容空間６０の中に入っている必要はなく、第２端部７２の一部がピン収容空間６０から突出していてもよい。
【００４１】
一般化すると、第２突出長Ｌ２が所定の閾値（第１閾値）以下になると、第１突出長Ｌ１は、第１端部７１が展開物保持部２０をロックするのに十分な量になるとする。状態（ａ）では、第２突出長Ｌ２が第１閾値以下となるように、第２端部７２が、外力（ロケット側土台１００）によってピン収容空間６０に押し込まれている。
【００４２】
＜状態（ｂ）＞
状態（ｂ）は、衛星１がロケットから切り離された直後の状態である。このとき、インタフェース部３０及び展開機構４０が、ロケット側土台１００から離れる。これは、上述の外力の印加が解除された状態に相当する。従って、バネ８０は、反発力によって、ピン７０をロケット側土台１００の方向に押し出し始める。その結果、第２端部７２がピン収容空間６０からより突出するようになる一方で、第１端部７１がピン収容空間６０へ引っ込み始める。つまり、第２突出長Ｌ２が増加し始める一方で、第１突出長Ｌ１が減少し始める。
【００４３】
＜状態（ｃ）＞
状態（ｃ）は、状態（ｂ）から更に時間が経過した状態である。この状態（ｃ）において、第１端部７１は、展開物保持部２０のリング穴２２から抜けている。つまり、展開物保持部２０のリング２１は、もはや、第１端部７１に引っ掛かっていない。この状態が、「展開物保持部２０のロックを解除した状態」に相当する。
【００４４】
この状態（ｃ）における第１突出長Ｌ１は、第１端部７１による展開物保持部２０のロックが解除される量、言い換えれば、第１端部７１が展開物保持部２０をロックするには不十分な量である。但し、必ずしも第１端部７１の全体がピン収容空間６０の中に入っている必要はない。展開物保持部２０のロックが解除される限り、第１端部７１の一部がピン収容空間６０から突出していてもよい。
【００４５】
一般化すると、第２突出長Ｌ２が所定の閾値（第２閾値）以上になると、第１突出長Ｌ１は、第１端部７１による展開物保持部２０のロックが解除される量になる。状態（ｃ）では、第２突出長Ｌ２が第２閾値以上となるように、第２端部７２が、バネ８０（ピン移動機構）によってピン収容空間６０から押し出されている。
【００４６】
＜状態（ｄ）＞
状態（ｄ）は、状態（ｃ）から更に時間が経過した状態である。ピン７０は、バネ８０によってロケット側土台１００の方向に押されるが、その全体がピン収容空間６０から外に飛び出すことはないことに留意されたい。ピン７０の幅広部７３が、第２開口部６２よりも幅広であり、ピン収容部５０の下壁５２に引っ掛かるからである。
【００４７】
尚、ピン７０を移動させるための「ピン移動機構」の一例としてバネ８０を挙げたが、それには限られない。バネとは異なる弾性部材であっても、同様の作用が期待される。外力の印加が解除された場合にピン７０を上述のように移動させることができるものであれば、ピン移動機構はいかなるものでも構わない。
【００４８】
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、非常にシンプル且つ有用な展開機構４０が実現される。
【００４９】
また、本実施の形態によれば、高い信頼度の展開機構４０が実現される。それは、展開物保持部２０のロックを解除するために、電気信号が不要だからである。上述の通り、衛星１がロケットから切り離されると、それに応答して、展開機構４０は自動的に展開物保持部２０のロックを解除する。このロック解除動作において、電気信号は不要である。そのため、故障や誤動作のリスクが少なく、信頼度が高くなる。
【００５０】
更に、本実施の形態の展開機構４０によれば、ピン７０の全体がピン収容空間６０から外に飛び出すことはない。従って、宇宙ごみが発生することも防止される。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態が添付の図面を参照することにより説明された。但し、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で当業者により適宜変更され得る。
【符号の説明】
【００５２】
１    衛星
１０    展開物
２０    展開物保持部
２１    リング
２２    リング穴
２３    糸
３０    インタフェース部
４０    展開機構
５０    ピン収容部
５１    上壁
５２    下壁
５３    側壁
６０    ピン収容空間
６１    第１開口部
６２    第２開口部
７０    ピン
７１    第１端部
７２    第２端部
７３    幅広部
８０    バネ
１００    ロケット側土台
Ｌ１    第１突出長
Ｌ２    第２突出長
【図１】
2014122009.tif 000003
【図２】
2014122009.tif 000004
【図３】
2014122009.tif 000005
【図４】
2014122009.tif 000006