(57)【要約】      （修正有）【課題】所望の剛性を確保しつつ軽量化を併せて実現できる宇宙機器アダプタ及び宇宙輸送機並びに人工衛星を提供する。【解決手段】宇宙空間に対する輸送機の内部で宇宙機器を支持する宇宙機器アダプタ１００であって、複数の分割体１３を環状に接合することで構成され、前記分割体の各々は、前記分割体を構成する板状部材を厚さ方向に貫通する貫通孔１３０と、前記貫通孔の開口周縁部において前記貫通孔の開口を取り囲むように前記板状部材の一部で形成されたリブ構造部１３５とを有することを特徴とする宇宙機器アダプタ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
宇宙空間に対する輸送機の内部で宇宙機器を支持する宇宙機器アダプタであって、
複数の分割体を環状に接合することで構成され、
前記分割体の各々は、前記分割体を構成する板状部材を厚さ方向に貫通する貫通孔と、
前記貫通孔の開口周縁部において前記貫通孔の開口を取り囲むように前記板状部材の一部
で形成されたリブ構造部とを有することを特徴とする宇宙機器アダプタ。
【請求項２】
前記複数の分割体を筒状に連結し且つ前記宇宙機器が分離可能に実装される第一構造
物と、前記第一構造物及び前記輸送機の間を相互に連結する第二構造物とで構成されたこ
とを特徴とする請求項１に記載の宇宙機器アダプタ。
【請求項３】
前記第一構造物は、１つの前記分割体でそれぞれ１面を構成する多面体構造を有し、
前記第二構造物は、前記第一構造物の端部が連結されると共に前記輸送機側の端部を取
り囲むように設けられたリング形状を有していることを特徴とする請求項２に記載の宇宙
機器アダプタ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の宇宙機器アダプタを、宇宙空間に対して人工衛
星を輸送する宇宙輸送機の本体に固定し、前記本体に対して前記人工衛星を分離可能に連
結する連結構造に用いたことを特徴とする宇宙輸送機。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の宇宙機器アダプタを備え、宇宙輸送機の本体に
対して分離可能に連結する連結構造に対して前記宇宙機器アダプタが搭載されることを特
徴とする人工衛星。
【請求項６】
前記貫通孔は、その外周形状が前記分割体の外形に沿うように複数設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の宇宙機器アダプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、宇宙空間に対する宇宙輸送機の内部で宇宙機器（例えば、人工衛星等）を支持する宇宙機器アダプタ、及びこの宇宙機器アダプタを備えた輸送機又は人工衛星に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
宇宙機器のアダプタに関して種々の固定構造が提案されている。その一例として、宇宙船の構築方法及び宇宙船に使用されるアダプタについて、例えば、キャリアロケットと人工衛星等の積載物とをアダプタによって取り付けられる構造が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００５−５２１５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような宇宙機器におけるアダプタ構造においては、高い剛性を追求して構造が複雑化すると軽量化が難しくなり、反対に軽量化を追求し過ぎてしまうと剛性の確保が難しくなるため、高剛性化と軽量化との両立を図ることは難しい。
【０００５】
本発明は、所望の剛性を確保しつつ軽量化を併せて実現できる宇宙機器アダプタ及び宇宙輸送機並びに人工衛星を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、宇宙空間に対する輸送機の内部で宇宙機器を支持する宇宙機器アダプタであって、複数の分割体を環状に接合することで構成され、前記分割体の各々は、前記分割体を構成する板状部材を厚さ方向に貫通する貫通孔と、前記貫通孔の開口周縁部において前記貫通孔の開口を取り囲むように前記板状部材の一部で形成されたリブ構造部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、所望の剛性を確保しつつ軽量化を併せて実現した宇宙機器アダプタ及び宇宙輸送機並びに人工衛星を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態における宇宙機器アダプタの例の結合図。
【図２】本発明の一実施形態における宇宙機器アダプタの例の結合図。
【図３】本発明の一実施形態における宇宙機器アダプタの例の結合図の断面図。
【図４】本発明の一実施形態における宇宙機器アダプタの例の結合図。
【図５】本発明の一実施形態における宇宙機器アダプタの展開図。
【図６】本発明の一実施形態における宇宙機器アダプタの展開図。
【図７】本発明の一実施形態における宇宙機器アダプタの要部拡大図。
【図８】本発明の一実施形態における宇宙機器アダプタの断面図。
【図９】本発明の一実施形態における宇宙機器アダプタの要部拡大図。
【図１０】本発明の一実施形態における宇宙機器アダプタの要部拡大図。
【図１１】本発明の他の実施形態における宇宙機器アダプタの斜視図及び断面図。
【図１２】本発明の他の実施形態における宇宙機器アダプタの要部拡大断面図。
【図１３】本発明の他の実施形態における宇宙機器アダプタの斜視図。
【図１４】本発明の他の実施形態における宇宙機器アダプタの斜視分解図。
【図１５】本発明の他の実施形態における宇宙機器アダプタの結合状態を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明する。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態に係る宇宙機器アダプタについて、図１から図１０を用いて説明する。
【００１０】
図１に示すように、本実施形態の宇宙機器アダプタ（以下、アダプタともいう）１００は、ロケット等の宇宙輸送機１の本体１ａ側に一端が固定され、この宇宙輸送機１の本体１ａに対して分離可能に搭載される人工衛星２との接続部分の連結構造に用いられるものである。
【００１１】
具体的には、本実施形態のアダプタ１００は、人工衛星２に接続される第一構造物１０と、宇宙輸送機１の本体１ａに接続される第二構造物２０とで構成され、第一構造物１０と第二構造物２０とが一体的（分離不可能）に結合される。
【００１２】
ここで、第一構造物１０は、全体として内部空間を形成する略多角錐（本実施形態では略六角錐）の筒形状を有し、宇宙輸送機１側である六角形の底部１１に対して、人工衛星２側の上面がその底部１１よりも相対的に小さい六角形状を有している。つまり、第一構造物１０の側壁は、人工衛星２側から宇宙輸送機１側に向かって傾斜した傾斜面を有する多面体構造によって構成される。
【００１３】
なお、本実施形態の第一構造物１０は、六角錐形状の立体構造を採用することで全体としての剛性を高めているが、例えば、三角錐でも、四角錐でも他の多角錐でもよい。この第一構造物１０の構成についての詳細は後述するものとする。
【００１４】
一方、第二構造物２０は、例えば、本実施形態では、宇宙空間に対する宇宙輸送機１との接続形状に対応して、第一構造物１０の内部空間に対応して六角形の貫通孔２１０が設けられ、更に全体がリング形状に設けられている。このリング形状の第二構造物２０の上端部２０ａには、上述した第一構造物１０の底部１１側が連結される。なお、第一構造物１０と第二構造物２０とは、例えば、接着または溶接により接合が可能である。
【００１５】
また、このような第二構造物２０の外形をリング形状とすることで、図３に示すように、宇宙輸送機１側の本体構成としてドーム状のモータケース（燃料ケース）Ｍなどの端部を囲みつつ内部に収容するように第二構造物２０が取り付け可能となる。すなわち、宇宙輸送機１側のモータケースＭの端部にオーバーラップするように第二構造物２０が取り付けられる。これにより、第一構造物１０及び第二構造物２０の内部空間にモータケースＭの端部が挿入されるため、その分、宇宙輸送機１の全長を短くし、あるいは、人工衛星２等の搭載スペースを拡大できる。
【００１６】
なお、このような構成のアダプタ１００は、第一構造物１０と第二構造物２０とを予め一体化して宇宙輸送機１の本体１ａ側に取り付けてもよいし、宇宙輸送機１の本体１ａ側に第二構造物２０を固定した後に、その上に第一構造物１０を取り付けるようにしてもよい。また、このようなアダプタ１００のうち第一構造物１０の側壁には、回路基板等の電子機器Ａが実装される。
【００１７】
また、人工衛星２は、最終的には宇宙輸送機１から分離されるため、人工衛星２とアダプタ１００との間、又はアダプタ１００と宇宙輸送機１の本体との間に分離装置を介在させる。本実施形態では、人工衛星２とアダプタ１００との間に分離装置３０を配置している。これにより、人工衛星２の分離後は、アダプタ１００が宇宙輸送機１の本体１ａ側に残る構成となる。
【００１８】
何れにしても、本実施形態のアダプタ１００は、人工衛星２を切り離す前までは、第二構造物２０を介して宇宙空間に対する宇宙輸送機１に接続され、第一構造物１０を介して人工衛星２又は他の宇宙機器等の積載物を支持する。
【００１９】
ここで、上述した本実施形態のアダプタ１００の一部を構成する第一構造物１０の構成について詳細に説明する。
【００２０】
本実施形態の第一構造物１０は、図５に示すように、人工衛星２が搭載される六角形の上面部１２の各辺に対して放射状に六つの側壁を構成する側面部が分割体１３として一体的に設けられ、一枚の板状部材に展開される構成を有する。すなわち、上面部１２と側面部（分割体１３）との接続部は、折り曲げ部１２ａとなり非分割部となるが、隣り合う分割体１３の端部は互いに分離され、この端部同士は立体構成とするときに相互に接合される。
【００２１】
つまり、この一枚の板状部材は、上面部１２の各辺を形成する折り曲げ部１２ａで各分割体１３が折り曲げられ、隣り合う各側面部（分割体１３）同士が接合されることで、図１乃至図４、図７、図８に示すような、上面部１２に対向する底部１１が六角形の開口部となる略六角錐形状の立体構造物を構成する。
【００２２】
なお、第一構造物１０は、例えば、本実施形態では、アルミ等の金属材料からなる板状部材により形成されている。このような板状部材は、例えば、図５のように一枚のアルミ板で構成される構造物を部分的に折り曲げて結合することで製作できるが、図６のように分割された分割体を結合して作製してもよい。他にも削り出し等により一体物として製作してもよい。また、分割体１３を形成する材料は、上述した金属材料に限らず、炭素繊維等の他の材料でもよいし、異なる複数の材料を組み合わせた複合体で構成してもよい。
【００２３】
また、本実施形態では、上述した各分割体１３、すなわち、立体構造物としての各側面部には、厚さ方向に貫通する貫通孔１３０がそれぞれ設けられ、更に、上面部１２にも厚さ方向に貫通する貫通孔１２０が設けられる。なお、本実施形態では、第一構造物１０の側壁に電子機器Ａが設ける部分については、貫通孔１３０を小さく形成している。また、分割体１３に設けた貫通孔１３０の開口周縁部には、厚さ方向（貫通方向）に突出したリブ構造部１３５が設けられている。本実施形態のリブ構造部１３５は、分割体１３の厚さ方向、すなわち、貫通孔１３０の貫通方向に平行な方向に凸状に立設されている。以下、このようなリブ構造部１３５を形成した分割体１３について説明する。
【００２４】
１つの分割体１３には、上述した通り、図１，図２に示すような略矩形（ここでは台形）の貫通孔１３０が各々設けられ、更にこの貫通孔１３０の開口周縁部には、環状のリブ構造部１３５が一体的に設けられている。また、本実施形態では、各分割体１３に設ける貫通孔１３０の形状を貫通方向において相対向する一組の分割体１３においては同一形状としているが、それぞれ別々の構造としてもよい。
【００２５】
ここで、本実施形態の各分割体１３は、例えば、折り曲げ等の加工が可能な程度の厚みを有する板状部材に対し、その一部を打ち抜く又は成形して貫通孔１３０を形成しつつ且つその貫通孔１３０の開口周縁部を一体的に絞り加工するなどして凸状に曲げ加工を施すことで、貫通孔１３０の開口周縁に沿って連続した環状のリブ構造部１３５をそれぞれ形成している。なお、このような各分割体１３を構成する板状部材の厚みは、例えば、リブ構造部１３５の厚みよりも薄く形成してもよいが、同等の厚みで形成してもよい。
【００２６】
そして、本実施形態の分割体１３は、全体として薄板状でありながら複数の分割体１３が環状に連結等されることで、強度のばらつきがなく均等に剛性が高められ、更に貫通孔１３０を複数個設け、更に上面部１２にも貫通孔１２０を設けているので、軽量化にも寄与する。すなわち、本実施形態では、貫通孔１３０、１２０の大きさにより重量を調整でき、リブ構造部１３５の高さや厚さ等によって強度を調整できる。また、本実施形態では、分割体１３の外形を台形としているので、貫通孔１３０及びリブ構造部１３５の形状も台形としているので、各分割体１３を組み合わせて立体構造を形成したときの剛性を高めることができる。
【００２７】
さらに、各リブ構造部１３５は、図９に示すように、略台形の貫通孔１３０を取り囲むようにそれぞれ設けられているので、互いに平行な短辺及び長辺のリブ構造部１３５ａ、１３５ｂと、これら短辺と長辺の各リブ構造部１３５ａ，１３５ｂを接続する斜辺のリブ構造部１３５ｃとを四隅のリブ構造部１３５ｄで連結することで一体的に構成される。
【００２８】
これにより、各分割体１３を第一構造物１０の様に環状に接合して一体化した状態では、略六角錐構造となるため、その上面部１２に人工衛星２が搭載されると、その重さ等を側壁となる各分割体１３で支持する。このとき、各分割体１３にはリブ構造部１３５がそれぞれ設けられているので、補強され、更に各分割体１３を環状に連結しているので、総体としてもリブ構造部１３５によって補強されている。
【００２９】
詳細には、図９に示すように、各分割体１３に設けられた斜辺のリブ構造部１３５ｃが第一構造物１０の側壁における分割体１３の連結部（結合部）１３ａに沿った梁構造となる一方、短辺及び長辺のリブ構造部１３５ａ，１３５ｂの両端が斜辺のリブ構造部１３５ｃに連結されて第一構造物１０の周方向における梁構造となり、このようなリブ構造部１３５が第一構造部１の周方向に複数併設され、更にリブ構造部１３５の四隅をリブ構造部１３５ｄで相互に連結しているので、第一構造物１０の剛性を格段に向上することができる。
【００３０】
また、本実施形態の各リブ構造部１３５は、四隅の形状がＲ形状、すなわち、弧形状の隅部で構成されるリブ構造部１３５ｄによって短辺及び長辺のリブ構造部１３５ａ、１３５ｂと斜辺のリブ構造部１３５ｃとを相互に連結した構造としている。これにより、外部応力が加わったときに各リブ構造部１３５の四隅において応力が集中するのを防ぐ、すなわち、応力分散が可能となる。なお、本発明は勿論これに限定されず、各リブ構造部１３５の四隅を直角に連結してもよいし、不連続となるように分断してもよい。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態のアダプタ１００を、リブ構造部１３５を有する第一構造物１０とこの第一構造物１０を第二構造物２０に連結して一体化し、これを人工衛星２と宇宙輸送機１との接続構造に採用したことで、所望の剛性を確保しつつ軽量化を併せて実現することができる。つまり、所望の剛性は主に第一構造物１０にて複数のリブ構造部１３５を設けたことで実現し、軽量化は主に第一構造物１０にて複数の貫通孔１３０を設けたことに加え、リブ構造部１３５を設けたことで第一構造物１０を構成する板状部材の厚みを薄くすることで実現している。したがって、本実施形態のアダプタ１００は、所望の剛性と軽量化との両立を図れる構造を実現できる。
【００３２】
なお、第一構造物１０においては、図４に示す貫通孔１３０により、例えば、軽量化だけでなく、第一構造物１０の内部空間に配置される領域に対してアクセスがし易くなるというメリットもある。
【００３３】
また、本実施形態においては、図１０に示すように、第二構造物２０が、複数の孔部２０１ａ，２０１ｂを有する円環状の部材を採用しているので、軽量化を図っている。このような第二構造物２０は、本実施形態では例えば、アルミ等の金属材より成形しているが、剛性を維持しつつ軽量化を図るため、上述した金属材料に限らず、炭素繊維等の他の材料でもよいし、異なる複数の材料を組み合わせた複合体で構成してもよい。
【００３４】
さらに、本実施形態のアダプタ１００では、第一構造物１０と第二構造物２０を分割して構成したが、勿論これに限定されず、例えば、金属鋳造や炭素繊維等の同種の材料による一体成型で構成してもよい。この場合でも、少なくとも第一構造物１０においてリブ構造部１３５と貫通孔１３０を形成していくことにより、所望の剛性を確保しつつ軽量化を図ることができる。
【００３５】
（他の実施形態）
以上、本発明を第一実施形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上述した第一実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した第一実施形態では、リブ構造部１３５を短辺及び長辺のリブ構造部１３５ａ、１３５ｂと斜辺のリブ構造部１３５ｃと四隅のリブ構造部１３５ｄとで構成したが、本発明は勿論これに限定されず、例えば、斜辺のリブ構造部だけでリブ構造部を構成するようにしてもよい。
【００３６】
また、図１１に示すように、上述した第一実施形態の第１構造物１０における上面部１２に設けた貫通孔１２０において、その開口周縁部を内側に凸状としたリブ構造体１２５を、上述した第一実施形態における分割体１３に設けたリブ構造物１３５と同様に設けるようにしてもよい。これにより、第１構造物１０における強度が更に高められる。
【００３７】
さらに、上述した第一実施形態では、分割体１３の厚さ方向に平行な方向（直角）に凸状のリブ構造部１３５を設けた構造について説明したが、本発明は勿論これに限定されず、例えば、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すようにリブ構造部１３５を分割体１３の厚さ方向（貫通孔１３０の貫通方向）に対して交差する方向に折れ曲がった構造としてもよいが、図１２（ａ）に示すように分割体１３のリブ構造部１３５が凸となる側の一方面とリブ構造部１３５とで成す角が鋭角、すなわち、リブ構造部１３５が分割体１３の一方面側に傾いた構造とすることで、分割体１３の強度を高めることができる。
【００３８】
なお、本発明は、上述したアダプタ（宇宙機器アダプタ）に限らず、このようなアダプタを備えた宇宙輸送機、あるいはアダプタを備えた人工衛星についても適用可能である。
【００３９】
（第２実施形態）
図１３には、本発明における第二の実施形態に係る宇宙機器アダプタを示し、図１４にはその斜視分解図を示している。本実施形態における基本的な構造は第一実施形態と同様であるため、相違点についてのみ説明し、その他は割愛する。図面における参照符号についても、第一実施形態と同一のものを用いることがある。
【００４０】
図１３は、本実施形態に係る宇宙機器アダプタの斜視図を示している。本実施形態に係る宇宙用アダプタにおいては、第一実施形態より直径の大きなキャリアロケット等への適用を想定しており、分割体１３の剛性確保およびアクセス性の向上のためリブ構造部１３５を複数設けている。
【００４１】
分割体１３は、第一実施形態において宇宙輸送機に接続される第二構造物２０と同等の接続部３０１を有しており、剛性を確保しつつ軽量化を図っている。
【００４２】
貫通孔１３０は、軽量化のためには大きく設けた方が好適であるが剛性確保が困難になるため、図１３に示す第２実施例は、リブ構造部１３５を設けた三角形の貫通孔１３０を、その外周形状が分割体１３の外形に沿って概略三角形状になるように３個設け、その貫通孔１３０同士の間に剛性確保のための支持部３０２を形成することで、所望の剛性を確保している。
【００４３】
なお、貫通孔１３１は、軽量化のために設けた穴であり、強度への寄与度が低い、３つの貫通孔１３０に対する中央部分に相当する箇所へ設けられている。支持部３０２の幅がある程度確保できるように、貫通孔１３０とは三角形の向きが逆向きとなる三角形状での設置が好適である。
【００４４】
なお、図１３に示す第２実施形態のように、キャリアロケットが作動中に発生する機軸方向の振動数と宇宙機器アダプタの固有振動数は一致させないことが必須であり、一般的に宇宙機器アダプタの固有振動数を高くすることが好ましく、軽量化と機軸方向の高い固有振動数の確保のためには錐形状が好適である。
【００４５】
また、上記錐形状は、内部の空間にアビオニクス、スラスタ、推進剤貯蔵タンク等を搭載することができる。
【００４６】
また、上記に示す上面体１２と分割体１３および分割体１３同士の接続は、リベット、溶接（スポット溶接およびＴＩＧ溶接等）および接着等、所望の強度を有する接続方法を用いても良い。本実施形態に置いては、リベット３１０によって固定されている。
【００４７】
さらに、上記の接続方法にて強度が不足する場合、リベットおよび接着の併用等、上記接続方法を任意に併用することが好適である。
【００４８】
図１５には、本実施形態における宇宙機器アダプタを適用した宇宙機器の例を示している。アダプタ１００の上部には、分離装置３０を介して人工衛星２を搭載しており、アダプタ１００の下部には、接続部３０１を介してロケット等の宇宙輸送機１の本体１ａが接続されている。
【００４９】
図１５に示すように、アダプタ１００の内部には、宇宙輸送機器１の推進剤貯蔵タンクＭの一部が収容されている。本実施形態においてはアビオニクスなどの電子機器Ａが宇宙輸送機器１の本体１ａ内に収容されているが、電子機器Ａをアダプタ１００内の空間に設けても良い。
【００５０】
また、本実施形態においてはアダプタ１００の上端部と推進剤貯蔵タンクＭとの間には、所定の空間が設けられている。この空間には、図１５に図示しているように、推進剤貯蔵タンクＭとスラスタＴとを接続する配管Ｐの一部が設けている。さらに、本実施形態においては、配管の上部からアダプタ１００の上端部に所定の隙間が形成されるように、分割体１３が構成する傾斜角が設定されている。
【００５１】
また、上述したように、宇宙輸送機器１の固有振動数とアダプタ１００の固有振動数を一致させないことを目的としてアダプタ１００の上部に所定の空間を設けても良く、一方で、宇宙輸送機器１の固有振動数とアダプタ１００の固有振動数とが一致しない場合においては、アダプタ１００の上端部に推進剤貯蔵タンクＭなどに代表される収容物の上端部が近接するように分割体１３の傾斜角を調整しても良い。
【符号の説明】
【００５２】
１３  分割体
１３０  貫通孔
１３５  リブ構造部
１００  アダプタ
【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】
2018034778.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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