(57)【要約】  ハブと、各リブがハブの周囲に対して傾斜するように固定角度でハブにそれぞれ結合された複数のリブであって、複数のリブのそれぞれが、収容構成においてハブの周りに巻き付けられることができ、展開構成においてハブの周囲から延在するように構成され得る、複数のリブと、リブの間に結合されるシート材料とを備える、展開可能な巻付け型リブアセンブリが開示される。展開構成において、シート材料はリブの間に緊張状態に保持される。リブは、レンズ状の断面を有することができ、および／またはハブの外面に対してある角度でハブに取り付けられ得る。展開可能な巻付け型リブアセンブリを製造する方法もまた開示される。
2019536394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブと、
前記ハブの周囲に対して傾斜するように固定角度で前記ハブにそれぞれ結合された複数のリブであって、前記複数のリブのそれぞれが、収容構成において前記ハブの周りに巻き付けられることが可能であり、展開構成において前記ハブの前記周囲から延在するように構成される、複数のリブと、
展開構成において、シート材料が前記複数のリブの間に緊張状態に保持されるように、前記複数のリブの間に結合されるシート材料と
を備える、展開可能巻付け型リブアセンブリ。
【請求項２】
前記複数のリブのそれぞれが前記ハブに結合される点に近い前記複数のリブのそれぞれの領域内に第１の曲率を有し、前記複数のリブのそれぞれが前記ハブに結合される前記点からさらに離れた前記複数のリブのそれぞれの領域内に第２の曲率を有するように、前記複数のリブのそれぞれが、前記収容構成において前記ハブの周りに巻き付けられ、前記第１の曲率が前記第２の曲率よりも大きい、請求項１に記載の展開可能巻付け型リブアセンブリ。
【請求項３】
前記展開構成において、前記複数のリブのそれぞれが、前記複数のリブのそれぞれが前記ハブに結合される点で、前記ハブの半径と略平行に位置するように構成される、請求項１または２に記載の展開可能巻付け型リブアセンブリ。
【請求項４】
前記収容構成において、前記複数のリブのそれぞれが、断面において少なくとも部分的に平らにされることによって、前記複数のリブ上の拘束力が解放される場合、前記展開可能巻付け型リブアセンブリを自動的に展開させる弾性エネルギーを蓄積する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の展開可能巻付け型リブアセンブリ。
【請求項５】
前記複数のリブのそれぞれが中空であり、レンズ状の断面を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の展開可能巻付け型リブアセンブリ。
【請求項６】
前記展開構成において前記複数のリブを張力下に保持するように配置された複数のケーブルをさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の展開可能巻付け型リブアセンブリ。
【請求項７】
前記展開可能巻付け型リブアセンブリを前記収容構成に保持するための保持手段をさらに備え、
前記展開可能巻付け型リブアセンブリが、前記収容構成において前記複数のリブに蓄積された弾性エネルギーによって自動的に展開されることを可能にするために、前記保持手段を解放できる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の展開可能巻付け型リブアセンブリ。
【請求項８】
前記展開可能巻付け型リブアセンブリが前記収容構成にあり、前記保持手段が、前記展開可能巻付け型リブアセンブリを前記収容構成に保持するように係合している、請求項７に記載の展開可能巻付け型リブアセンブリ。
【請求項９】
前記展開構成において、アンテナの主反射板を形成するように構成された、請求項１〜８のいずれか一項に記載の展開可能巻付け型リブアセンブリ。
【請求項１０】
前記展開構成において前記シート材料が非平面形状を取るように、前記展開構成において前記複数のリブが前記ハブの面外に延びるように配置されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の展開可能巻付け型リブアセンブリ。
【請求項１１】
前記展開可能巻付け型リブアセンブリが前記収容構成になるときに、前記複数のリブのそれぞれが前記ハブの面内で前記ハブの周りに巻き付き始めることができるように、前記収容構成において、前記複数のリブのそれぞれの一次曲げセグメントがねじられている、請求項１０に記載の展開可能巻付け型リブアセンブリ。
【請求項１２】
前記展開可能巻付け型リブアセンブリが前記収容構成になるときに、前記複数のリブのそれぞれが前記ハブの面内で前記ハブの周りに巻き付き始めることができるように、前記複数のリブが取り付けられる前記ハブの表面が、前記ハブの中心軸に対して傾斜している、請求項１０に記載の展開可能巻付け型リブアセンブリ。
【請求項１３】
前記展開構成において、前記シート材料が円錐形または凹形の形状を取る、請求項１０、〜１２のいずれか一項に記載の展開可能巻付け型リブアセンブリ。
【請求項１４】
展開可能巻付け型リブアセンブリを製造する方法であって、
収容構成において前記展開可能巻付け型リブアセンブリのハブの周りにそれぞれ巻き付けられることが可能な複数のリブを形成するステップと、
前記複数のリブのそれぞれが前記ハブの周囲に対して傾斜するように、かつ前記複数のリブのそれぞれが、展開構成において前記ハブの周囲から延びるように構成されるように、前記複数のリブのそれぞれを固定角度で前記ハブに結合するステップと、
展開構成において、シート材料が前記複数のリブの間に緊張状態に保持されるように、前記複数のリブの間に前記シート材料を結合するステップと
を含む方法。
【請求項１５】
前記展開構成において、前記複数のリブのそれぞれが、前記複数のリブのそれぞれが前記ハブに結合される点で前記ハブの半径と略平行に位置するように構成されるように、前記複数のリブのそれぞれが前記ハブに結合される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記収容構成において、前記複数のリブのそれぞれが、断面において少なくとも部分的に平らにされることよって、前記複数のリブ上の拘束力が解放される場合、前記展開可能巻付け型リブアセンブリを自動的に展開させる弾性エネルギーを蓄積する、請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数のリブのそれぞれが中空であり、レンズ状の断面を有するように形成される、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
複数のケーブルが、前記展開構成において前記複数のリブを張力下に保持するように配置されるように、前記複数のリブに前記複数のケーブルを結合するステップをさらに含む、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記展開可能巻付け型リブアセンブリが、前記展開構成においてアンテナの主反射板を形成するように構成されている、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記ハブの周りに前記複数のリブを巻き付けるステップによって、前記展開可能巻付け型リブアセンブリを前記収容構成にするステップをさらに含む、請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記展開構成において、前記シート材料が非平面形状を取るように、前記展開構成において前記複数のリブが前記ハブの面外に延びるように配置され、前記展開可能巻付け型リブアセンブリが前記収容構成になるときに、前記複数のリブのそれぞれが前記ハブの面内で前記ハブの周りに巻き付き始めるように、前記複数のリブを前記ハブの周りに巻き付けるステップが、前記複数のリブのそれぞれの一次曲げセグメントをねじるステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記複数のリブのそれぞれが前記ハブに結合される点に近い前記複数のリブのそれぞれの領域内に第１の曲率を有し、前記複数のリブのそれぞれが前記ハブに結合される前記点からさらに離れた前記複数のリブのそれぞれの領域内に第２の曲率を有するように、前記複数のリブのそれぞれが、前記収容構成において前記ハブの周りに巻き付けられ、前記第１の曲率が前記第２の曲率よりも大きい、請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記展開可能巻付け型リブアセンブリを前記収容構成に保持するための保持手段を係合させるステップをさらに含み、前記展開可能巻付け型リブアセンブリが、前記収容構成において前記複数のリブに蓄積された弾性エネルギーによって自動的に展開されることを可能にするために、前記保持手段を後に解放できる、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は展開可能な巻付け型リブアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
押さえおよび解放機構（ＨＤＲＭ）を有する中央ハブと、ハブから延在する複数のリブと、リブに取り付けられた無線周波数（ＲＦ）反射板膜とからなる巻付け型リブ構造を使用する展開可能なアンテナが開発されてきた。このようなアンテナの１つでは、複数のリブが展開構成においてハブから半径方向に延在し、リブをハブの外面に対して平らに折り畳まれることを可能にする枢動ブラケットを介してハブに結合されている。収容構成において、リブは積み重ねられてハブの周りに巻き付けられる。アンテナは、収容構成においてリブに蓄積された弾性エネルギーによって展開される。
【０００３】
本発明はこの文脈に関連してなされる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様によれば、ハブと、各リブがハブの周囲に対して傾斜するように固定角度でハブにそれぞれ結合された複数のリブであって、それぞれが、収容構成においてハブの周りに巻き付けられ、展開構成においてハブの周囲から延在するように構成される複数のリブと、展開構成において、シート材料がリブの間に緊張状態に保持されるように、リブの間に結合されるシート材料とを備える、展開可能な巻付け型リブアセンブリが提供される。
【０００５】
第１の態様によるいくつかの実施形態では、収容構成において、リブがハブに結合される点に近いリブの領域内に第１の曲率を有し、リブがハブに結合される点からさらに離れたリブの領域内に第２の曲率を有するように、複数のリブのそれぞれが、ハブの周りに巻き付けられ、第１の曲率が第２の曲率よりも大きい。
【０００６】
第１の態様によるいくつかの実施形態では、展開構成において、複数のリブのそれぞれが、リブがハブに結合される点でハブの半径と略平行に位置するように構成される。
【０００７】
第１の態様によるいくつかの実施形態では、収容構成において、複数のリブのそれぞれが、断面において少なくとも部分的に平らにされ、それによって、複数のリブ上の拘束力が解放される場合、巻付け型リブアセンブリを自動的に展開させる弾性エネルギーを蓄積する。
【０００８】
第１の態様によるいくつかの実施形態では、複数のリブのそれぞれは中空である。例えば、中空リブはレンズ状の断面を有することができる。しかしながら、他の実施形態では、異なる断面形状が使用され得る。
【０００９】
第１の態様によるいくつかの実施形態では、展開可能な巻付け型リブアセンブリが、展開構成において複数のリブを張力下に保持するように配置された複数のケーブルをさらに備える。
【００１０】
第１の態様によるいくつかの実施形態では、展開可能な巻付け型リブアセンブリは、展開可能な巻付け型リブアセンブリを収容構成に保持するための保持手段をさらに備え、巻付け型リブアセンブリが収容構成においてリブに蓄積された弾性エネルギーによって自動的に展開されることを可能にするために、保持手段が解放され得る。
【００１１】
第１の態様によるいくつかの実施形態では、展開可能な巻付け型リブアセンブリが、展開構成においてアンテナの主反射板を形成するように構成されている。
【００１２】
第１の態様によるいくつかの実施形態では、展開構成においてシート材料が非平面形状を取るように、展開構成において複数のリブがハブの面外に延びるように配置されている。例えば、展開構成において、シート材料は円錐形または凹形の形状を取ることができる。
【００１３】
第１の態様によるいくつかの実施形態では、アセンブリが収容構成になるときに、リブがハブの面内でハブの周りに巻き付き始めることができるように、収容構成において、各リブの一次曲げセグメントがねじられている。
【００１４】
第１の態様によるいくつかの実施形態では、アセンブリが収容構成になるときに、各リブがハブの面内でハブの周りに巻き付き始めることができるように、複数のリブが取り付けられるハブの表面が、ハブの中心軸線に対して傾斜している。
【００１５】
本発明の第２の態様によれば、収容構成において展開可能な巻付け型リブアセンブリのハブの周りに巻き付けられることができる複数のリブを形成するステップと、各リブがハブの周囲に対して傾斜するように、かつ複数のリブの各リブが、展開構成においてハブの周囲から延在するように構成されるように、複数のリブのそれぞれを固定角度でハブに結合するステップとを含む、展開可能な巻付け型リブアセンブリを製造する方法が提供される。
【００１６】
第２の態様によるいくつかの実施形態では、複数のリブのそれぞれは、リブがハブに結合されている点でハブの半径に対して９０°未満の角度でハブに結合されている。
【００１７】
第２の態様によるいくつかの実施形態では、展開構成において、複数のリブのそれぞれが、リブがハブに結合される点でハブの半径と略平行に位置するように構成されるように、複数のリブのそれぞれがハブに結合される。
【００１８】
第２の態様によるいくつかの実施形態では、収容構成において、複数のリブのそれぞれが、断面において少なくとも部分的に平らにされることができて、それによって、複数のリブ上の拘束力が解放される場合、巻付け型リブアセンブリを自動的に展開させる弾性エネルギーを蓄積する。
【００１９】
第２の態様によるいくつかの実施形態では、複数のリブのそれぞれは中空であるように形成されている。例えば、中空リブは、レンズ状の断面を有するように形成され得る。しかしながら、他の実施形態では、異なる断面形状が使用され得る。
【００２０】
第２の態様によるいくつかの実施形態では、方法は、複数のケーブルが、展開構成において複数のリブを張力下に保持するように、複数のリブに複数のケーブルを結合するステップをさらに含む。
【００２１】
第２の態様によるいくつかの実施形態では、展開可能な巻付け型リブアセンブリが、展開構成においてアンテナの主反射板を形成するように構成されている。
【００２２】
第２の態様によるいくつかの実施形態において、方法は、リブをハブの周りに巻き付けることによって、展開可能な巻付け型リブアセンブリを収容構成にするステップをさらに含む。
【００２３】
第２の態様によるいくつかの実施形態では、展開構成において、シート材料が非平面形状を取るように、展開構成において複数のリブがハブの面外に延びるように配置され、アセンブリが収容構成になるにつれて、リブがハブの面内でハブの周りに巻き付き始めることができるように、リブをハブの周りに巻き付けるステップが、各リブの一次曲げセグメントをねじるステップを含む。
【００２４】
第２の態様によるいくつかの実施形態では、収容構成において、リブがハブに結合される点に近いリブの領域内に第１の曲率を有し、リブがハブに結合される点からさらに離れたリブの領域内に第２の曲率を有するように、複数のリブのそれぞれが、ハブの周りに巻き付けられることができ、第１の曲率が第２の曲率よりも大きい。本方法はまた、展開可能な巻付け型リブアセンブリを収容構成に保持するための保持手段を係合させるステップをさらに含むことができ、巻付け型リブアセンブリが、収容構成においてリブに蓄積された弾性エネルギーによって自動的に展開されることを可能にするために、保持手段は後に解放されることができる。
【００２５】
本発明の実施形態は、添付の図面を参照しながら、ここで実施例としてのみ説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態による、展開構成における展開可能な巻付け型リブアセンブリの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による、収容構成における図１の展開可能な巻付け型リブアセンブリを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による、図１の展開可能な巻付け型リブアセンブリの平面図である。
【図４】本発明の一実施形態による、予備張力をかけたケーブルを備える展開可能な巻付け型リブアセンブリの平面図である。
【図５】本発明の実施形態による、可能なリブの断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による、巻付け型リブアセンブリを製造し、展開する方法を示す流れ図である。
【図７】本発明の実施形態による、異なるリブの展開角度に対する花弁幾何形状の例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による、収容構成における巻付け型リブを示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による、ハブの外面がハブの中心軸線に対して傾斜している展開可能な巻付け型リブアセンブリを示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態による、傾斜した角度でハブの表面に取り付けられたリブの取付け角度および展開角度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下の詳細な説明では、単に例示として、本発明の特定の例示的実施形態のみが示され、説明される。当業者が理解するように、説明された実施形態は、全て本発明の範囲から逸脱することなく、様々な異なる方法で修正され得る。したがって、図面および説明は、本質的に例示と見なされるべきであり、限定と見なされるべきではない。本明細書を通して、同じ参照符号は同じ要素を示す。
【００２８】
ここで図１、図２および図３を参照すると、本発明の一実施形態による、展開可能な巻付け型リブアセンブリが示されている。図１は、展開構成における展開可能な巻付け型リブアセンブリの斜視図を示し、図２は、収容構成における展開可能な巻付け型リブアセンブリを示し、図３は、展開構成における展開可能な巻付け型リブアセンブリの平面図を示す。
【００２９】
本実施形態では、展開可能な巻付け型リブアセンブリ１００は、展開構成において、アンテナの主反射板を形成するように構成される。しかしながら、他の実施形態では、展開可能な巻付け型リブアセンブリ１００は異なる用途で使用するために構成され得る。展開可能な巻付け型リブアセンブリを使用することができる他の用途の例としては、太陽光発電用の太陽光集光器、宇宙船を加速させるソーラーセイルとして機能するように構成されている太陽光反射板、日よけ、および耐用年数の終わりに宇宙船を軌道から外すために空気抵抗を増加させるための軌道離脱用セイルが含まれるが、これらに限定されない。本実施形態では、展開可能な巻付け型リブアセンブリ１００は６つのリブ１０２を含むが、他の実施形態では、特定の用途およびリブと共に使用されるシート材料に従って、異なる数のリブが使用され得る。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態では、展開可能な巻付け型リブアセンブリ１００は、ハブ１０１と、複数のリブ１０２と、リブ１０２の間に結合されたシート材料１０３とを含む。複数のリブ１０２は、展開構成においてハブ１０１の周囲から延在するように構成されている。複数のリブ１０２は、図２に示すように、収容構成においてハブ１０１の周りに巻き付けられることができる。例えば、リブ１０２は、繊維強化複合材料などの可撓性材料から形成され得る。本実施形態ではハブ１０１は円形であるが、他の実施形態では異なる形状のハブが使用され得る。例えば、別の実施形態では、ハブの周囲は正多角形を形成することができ、または楕円形であることもできる。展開可能な巻付け型リブアセンブリがオフセットパラボラアンテナの反射板として使用される場合、楕円形ハブは特に適している可能性がある。
【００３１】
シート材料１０３は、展開構成においてシート材料１０３がリブ１０２の間で緊張状態に保持されるようにリブ１０２の間に結合される。展開構成においてシート材料１０３によって取られる形状は、リブ１０２のための適切な輪郭形状を選択することによって決定され得るが、意図する用途に従って変えることができる。２つのリブ１０２の間の材料１０３の領域は「花弁」と呼ばれることがある。本実施形態では、アセンブリ１００はカセグレンアンテナの主反射板を形成するように構成され、各リブ１０２は、図１に示す向きで、上から見た場合に各花弁が凹形状を取るように湾曲した輪郭形状を有するように構成される。しかしながら、他の用途のために他の幾何形状が選択されてもよいことは容易に理解されるであろう。
【００３２】
本発明の実施形態では、展開可能な巻付け型リブアセンブリ内の複数のリブのそれぞれは、各リブがハブの周囲に対して傾斜するように固定角度でハブに結合されている。ここで、「固定角度」という用語は、ハブに結合されたリブの端部とハブの周囲との間に形成される角度が、収容構成および展開構成において依然として同じであるという事実を指す。リブは、ハブの表面に対して任意の角度でハブに取り付け可能であり、これは取付け角度と呼ばれ得る。取付け角度は、リブがハブから延在する点でリブとハブの周囲との間に形成される角度に関して定義され得る。さらに、展開角度は、展開構成におけるリブと、取付け点とも呼ばれ得るリブがハブから延在する点を通る半径との間に形成される角度に関して定義され得る。図１０は、取付け点でリブ１００２がハブ１００１の表面に対して傾斜するように、０°より大きい取付け角度でハブ１００１に取り付けられたリブ１００２の取付け角度（θ）および展開角度（φ）を示す。
【００３３】
別の実施形態では、リブは、図１に示す角度とは異なる角度で、例えば半径方向に取り付けられ得る。放射状構成において、複数のリブのそれぞれは、取付け点でハブの半径と略平行になるように構成されている。一般に、他の実施形態では、各リブ１０２は、ハブ１０１の表面に対して９０°まで（すなわち、ハブの外面に対して垂直）の任意の角度で取り付けられるように構成され得る。
【００３４】
実施形態に応じて、シート材料１０３は、全てのリブに結合された単一の連続シートであることができ、または複数の別々のシートから構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、それぞれの花弁に別々のシート材料を使用することができ、および／またはそれぞれの花弁は複数の別々のシート材料を含むことができる。シート材料１０３は、連続シート、例えばポリマーフィルムまたは金属フィルムとして形成され得る。別法として、いくつかの実施形態において、シート材料１０３は不連続であり得る、すなわち、１つまたは複数の開口部を含み得る。例えば、シート材料はオープンウェブ（ｏｐｅｎ  ｗｅｂ）またはメッシュを含み得る。
【００３５】
図３に示すように、本実施形態では、複数のリブ１０２のそれぞれは、展開構成にある場合に平面内にあるように構成されている。言い換えれば、各リブ１０２は、展開構成にある場合に平面状である。しかしながら、他の実施形態では他のリブ形状が使用され得る。例えば、展開構成におけるリブ１０２の形状は、適切に成形された型またはマンドレルの周囲にリブ１０２を形成することによって決定され得る。
【００３６】
本実施形態では、ハブ１０１に結合されているリブ１０２の端部とハブ１０１の周囲との間に形成される角度が、収容構成および展開構成において依然として同じであるように、複数のリブ１０２のそれぞれは、固定された取付け角度でハブ１０１に結合されている。リブ１０２は、弾性変形を用いて収容される。この手法は、リブをハブに結合するためにヒンジを使用する従来技術の設計と比較して、ハブ１０１およびリブ１０２の構造を簡単にする。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態では、ハブ１０１は、保持手段とも呼ばれ得る適切なＨＤＲＭと共に使用するように構成され得る。そのような１つのＨＤＲＭの一例が、図２に示され、リブ１０２が広がるのを防ぐために収容構成にある場合、巻付け型リブアセンブリ１００を覆ってその周りに嵌合するように構成されるキャップ２０１を含む。その後、キャップ２０１が取り外されて、巻き付けられたリブ１０２内に蓄積された弾性エネルギーを使用して、リブ１０２が自身で自由に広がることができる。例えば、キャップ２０１は、一旦巻付け型リブアセンブリ１００が展開されると、アンテナの副反射板を形成するように構成され得る。これはＨＤＲＭの一例にすぎず、他の実施形態では他の適切な機構が使用され得ることを理解されたい。例えば、別の実施形態では、ＨＤＲＭは、リブ１０２の周り、または最も外側のリブ１０２の遠位端の周りだけに巻き付けられた外側バンドを含み得る。
【００３８】
ここで図４を参照すると、本発明の一実施形態による、予備張力をかけたケーブルを備える展開可能な巻付け型リブアセンブリの平面図が図示される。図１〜図３の実施形態と同様に、本実施形態では、展開可能な巻付け型リブアセンブリは、ハブ４０１と、複数のリブ４０２と、リブ４０２の間に結合されたシート材料４０３とを含む。
【００３９】
さらに、本実施形態では、展開可能な巻付け型リブアセンブリが、展開構成において複数のリブ４０２を圧縮下に保持するように配置された複数のケーブル４０４をさらに備える。すなわち、展開構成において、各ケーブル４０４は張力下にあり、各リブ４０２は圧縮下にある。本実施形態では、複数のケーブル４０４のそれぞれは、展開構成において第１の点から第２の点まで延在するように配置され、第１の点は複数のリブのうちの第１のリブに沿った点であり、第２の点は複数のリブのうちの第２のリブに沿った点である。他の実施形態では、第１の点は、他のリブのうちの１つに沿った点ではなく、ハブまたは別の固定構造上の点であり得る。展開構成において第２の点は第１の点よりもハブから離れているので、その結果、各ケーブル４０４は展開構成における複数のリブのうちの第２のリブの遠位端の変位を制限し、その長手方向軸線に沿って第２のリブを圧縮状態に保持する。これは、「プレストレスをかけた」配置と呼ぶことができ、展開構成において巻付け型リブアセンブリの全体的な剛性を高める。
【００４０】
ここで図５を参照すると、本発明の実施形態で使用され得る可能なリブ断面の例が概略的に示されている。本発明のいくつかの実施形態では、各リブはレンズ状（すなわちレンズ形状）断面を有し、これは、断面で見た場合にリブの厚さが縁部よりも中心部で大きいことを意味する。他の実施形態では、異なる断面形状が使用され得る。断面は、リブの長さに沿って一定であることができ、またはリブの長さに沿って変化することができる。図５は、リブ５０２―１、５０２―２、５０２―３がレンズ状（すなわちレンズ形状）断面を有する３つの実施形態を示す。リブ５０２―１、５０２―２、５０２―３の中心は、図５に示すように、各リブ５０２―１、５０２―２、５０２―３の重量を減らすために中空とすることができる。収容構成において、リブがハブの周りに巻き付けられるにつれて断面のレンズ状の部分は部分的に平らにされ、それによって巻付け型リブアセンブリを自動的に展開するために使用され得る弾性エネルギーを蓄積する。複数のリブ上の拘束力が解放される場合、蓄積された弾性エネルギーは、弾性変形されたリブを真っ直ぐに付勢して、展開構成においてそれらの元の変形されていない断面に戻すことによって、巻付け型リブアセンブリを自動的に展開させることができる。
【００４１】
いくつかの実施形態では、リブは中空でない可能性があるが、しかし断面が開放形状を有することができる。例えば、リブは、断面が湾曲した輪郭形状を有する薄いシートとして形成され得る。いくつかの実施形態では、リブは、断面で見た場合に複数の丸い突出部（ｌｏｂｅ）を有するように形成されることができ、それらの各々は湾曲することができる。断面が湾曲したリブの部分は、リブがハブの周りに巻き付けられるにつれて弾性的に変形して平らになることができ、それによって、図５の実施形態に関して上述したものと同様の方法で、巻付け型リブアセンブリを自動的に展開するために使用され得る弾性エネルギーを蓄積する。
【００４２】
断面は、展開構成においてリブに剛性を与えるように構成可能であり、リブが一旦展開されてしまうと構造をロックするのに役立つ。図５に示す実施形態では、レンズ状の断面の両側は、対向する曲率を有するテープスプリング（ｔａｐｅ−ｓｐｒｉｎｇ）として作用する。これにより、リブ５０２―１、５０２―２、５０２―３に自己ロック性が与えられ、その結果、伸展構成においてリブは、いずれの方向への横撓みにも抵抗しやすい。
【００４３】
本発明の実施形態では、リブは任意の適切な材料から形成され得る。リブの材料および断面形状を選択する場合、必要な剛性、強度、熱変形、および配置の再現性などの要素を考慮に入れることができる。例えば、図５に示される断面のようなレンズ状の断面は、平らにされ、中央ハブの周りに巻き付けられることができ、同時にアセンブリが自己展開できるように十分なエネルギーを蓄積し、かつ展開後に所望の量の剛性を提供することができる炭素繊維強化エポキシ複合材料のような複合材料を用いて形成され得る。
【００４４】
ここで図６を参照すると、本発明の一実施形態による、巻付け型リブアセンブリを製造し、展開する方法が示されている。この方法は、本明細書に記載されている任意の実施形態を製造および展開するために使用され得る。
【００４５】
最初に、ステップＳ６０１において、収容構成において展開可能な巻付け型リブアセンブリのハブの周りに巻き付けられることができる複数のリブが形成される。例えば、上述のように、リブは、成形マンドレルの周りに複合材料を積層することによって形成され得る。
【００４６】
次に、ステップＳ６０２において、展開構成において、複数のリブのそれぞれが、リブがハブから延在する点でハブの周囲と９０°未満の取付け角度を形成するように構成されるように、リブがハブに結合される。上述のように、リブとハブの周囲との間の角度は実施形態間で異なり得る。いくつかの実施形態では、図４に示すように、展開構成において構造を支持するためのケーブルもまたステップＳ６０２で結合され得る。次いで、ステップＳ６０３において、展開構成においてシート材料がリブ間で緊張状態に保持されるように、シート材料がリブの間に結合される。いくつかの実施形態では、ステップＳ６０３は、展開構成にあるシート材料の幾何形状を確認および改良する追加のステップを含み得る。これは、アセンブリをアンテナの反射板として使用する場合など、最終的な幾何形状が特に重要な場合に望ましい可能性がある。
【００４７】
本実施形態では、方法は、ステップＳ６０４において、リブをハブの周りに巻き付けることによって展開可能な巻付け型リブアセンブリを収容構成にするステップをさらに含む。次に、ステップＳ６０５において、展開可能な巻付け型リブアセンブリを収容構成に保持するために、ＨＤＲＭが係合される。その後、ステップＳ６０６で、収容構成においてリブ内に蓄積された弾性エネルギーによって、巻付け型リブアセンブリが自動的に展開されることを可能にするために、保持手段が解放されることができる。
【００４８】
ここで図７を参照すると、本発明の実施形態による、異なる展開角度に対する花弁幾何形状の例が示されている。ここで、花弁幾何形状とは、展開可能な巻付け型リブアセンブリが展開構成にある場合、２つの隣接するリブの間のシート材料によって形成される形状を指す。
【００４９】
図７の図面は、図３および図４に示す向きで、上から見た場合の展開可能な巻付け型リブアセンブリの一枚の花弁を示している。リブがハブに結合される点で、リブとハブの半径との間の展開角度は、上の図の０°から下の図の９０°まで変化する。３０°および６０°の中間の展開角度が使用される実施形態もまた示されている。
【００５０】
図７に示す第１の実施形態（ｉ）では、リブがハブに結合される点、すなわち取付け点で、ハブの半径に対して展開角度が０°になるようにリブが取り付けられる。言い換えれば、第１の実施形態（ｉ）のリブは、円形ハブが使用されているので、９０°の取付け角度を形成するように取り付けられている。第２の実施形態（ｉｉ）では、リブは半径に対して３０°の角度で取り付けられており、または言い換えれば６０°の取付け角度で取り付けられている。第３の実施形態（ｉｉｉ）では、リブは、半径に対して６０°の角度で取り付けられ、これは３０°の取付け角度に相当する。最後に、第４の実施形態（ｉｖ）では、リブは半径に対して９０°の角度で取り付けられ、これは０°の取付け角度に相当する。これらの取付け角度は例として提供されており、他の実施形態では異なる取付け角度が使用され得ることを理解されたい。リブがハブの外面に対して傾斜している本発明の実施形態では、取付け角度は５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°、８５°または９０°であることができ、あるいはこれらの角度のいずれかの間の中間値を取ることができる。いくつかの実施形態では、リブは接線方向に、すなわち０°の取付け角度で取り付けられ得る。
【００５１】
ここで図８を参照すると、本発明の一実施形態による、収容構成にある巻付け型リブが示されている。分かりやすくするために、図８には単一のリブのみが示されているが、実際の実施形態では同様の幾何形状を有する複数のリブが存在することを理解されたい。
【００５２】
図８に示すように、本実施形態では、リブは半径方向に取り付けられている。巻付け型リブアセンブリが収容構成にある場合、レンズ状の断面はハブ８０１から短い距離で平らにされ、次いでリブは、ハブ８０１の周りに巻き付くために、相対的に狭い角度で曲げられる。取付け点に近い領域のリブの第１の部分８０２ａは第１の曲率半径ｒ１を有し、取付け点からより離れた領域のリブの第２の部分８０２ｂは、第２の曲率半径ｒ２を有し、ｒ２＞ｒ１である。この曲げ構成により、リブがハブ８０１に固定角度で取り付けられていても、収容構成において複数のリブをハブ８０１の周りにしっかりと巻き付けることを可能にし、必要な柔軟性を与えるレンズ状の断面の使用によって可能になる。さらに、リブが固定角度で取り付けられているので、ハブとリブとの間のヒンジ結合を必要とする設計と比較して、ハブ８０１の複雑さは低減され得る。収容構成におけるアセンブリのサイズは、取付け角度を減少させることによってさらに低減され得る。
【００５３】
ここで図９を参照すると、本発明の一実施形態による、ハブの外面がハブの中心軸線に対して傾斜している展開可能な巻付け型リブアセンブリが示されている。この実施形態では、複数のリブ９０２が取り付けられているハブ９０１の表面は、図９において「Ａ」と符号が付けられたハブの中心軸線に対して傾斜している。結果として、展開構成において、シート材料は非平面形状を取る。この実施形態では、シート材料は展開構成において凹形状を取る。
【００５４】
あるいは、いくつかの実施形態では、複数のリブは、図９に示すように傾斜しているのではなく、中心軸線と平行になるように取り付けられ得る。言い換えれば、図９に示されている向きでは、各リブの表面が展開構成において垂直方向と平行になるように、リブが取り付けられ得る。このような実施形態では、リブがハブの周りに巻き付けられるにつれて、リブがねじられて円錐台の表面上に位置するように、各リブの一次曲げセグメントに小さなねじりを加えることによって、アセンブリは収容構成に配置され得る。一次曲げセグメントにねじりを加えることは、図９に示される実施形態のように、展開構成においてハブの面外に延びるリブがねじられて、リブがハブの周りに巻き付けられるにつれて、ハブの面内に位置することを可能にし、それによって収容構成の構造全体の高さを最小限に抑えることができる。このようにして、リブを中心軸線に対して傾斜した角度で取り付けることなく、例えば図９に示すような湾曲したリブを使用することによって、やはり展開構成において非平面形状を取るようにシート材料は配置され得る。
【００５５】
他の配置もまた可能である。例えば、別の実施形態では、リブ９０２は、シート材料が展開構成において円錐形を取るように真っ直ぐであることができる。本実施形態では、ハブの外面は中心軸線Ａに対して６．５°で傾斜しているが、しかし他の実施形態では、シート材料の所望の構成に応じて異なる角度が選択され得る。
【００５６】
本発明の特定の実施形態が図面を参照して本明細書に記載されているが、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく、多くの変形形態および修正形態が可能であることを理解されたい。
【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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【国際調査報告】
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