(57)【要約】【課題】保持荷重を増大させることなく、展開構造物に対する機械的な拘束力を増強する。【解決手段】複数枚のパネル１３〜１５が折畳み可能に連接され支持構体２の保持解放機構７に支持された太陽電池パドル３、コンソール８とヨーク１１にそれぞれ固定され太陽電池パドル３が折り畳まれた際に互いに係合する複数の第１のブッシュ対２１，２２、およびヨーク１１とパネル１３〜１５にそれぞれ固定され太陽電池パドル３が折り畳まれた際に互いに係合する複数の第２のブッシュ対２３，２４を備え、複数の第１のブッシュ対２１，２２の全てをキー溝とキーにより係合させ、キー溝と中心を結ぶ線（キーと中心を結ぶ線）を駆動機構に対して放射状に向ける。第２のブッシュ対２３，２４は環状凸部と環状凹部によって係合させる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のパネルが折り畳み可能に連接され支持構体の駆動機構に支持された展開構造物、前記支持構体と隣のパネルにそれぞれ固定され前記展開構造物が折り畳まれた際に互いに係合する複数の第１のブッシュ対、およびパネルにそれぞれ固定され前記展開構造物が折り畳まれた際に互いに係合する複数の第２のブッシュ対を備えた展開構造物の保持解放機構において、前記展開構造物が折り畳まれた際に、前記複数の第１のブッシュ対の全てが機械的な拘束力を有するとともに熱応力を逃がすように係合することを特徴とする展開構造物の保持解放機構。
【請求項２】
展開構造物が折り畳まれた際に、複数の第２のブッシュ対の全てが機械的な拘束力を有するように係合することを特徴とする請求項１記載の展開構造物の保持解放機構。
【請求項３】
第１のブッシュ対がキーとキー溝によって係合することを特徴とする請求項１記載の展開構造物の保持解放機構。
【請求項４】
キーまたはキー溝とブッシュの中心とを結ぶ線が、駆動機構に対する放射方向に向いていることを特徴とする請求項３記載の展開構造物の保持解放機構。
【請求項５】
第１のブッシュ対が方向性を有する弾性体であることを特徴とする請求項１記載の展開構造物の保持解放機構。
【請求項６】
第１のブッシュ対がリンク機構によって係合することを特徴とする請求項１記載の展開構造物の保持解放機構。
【請求項７】
第２のブッシュ対が環状凸部と環状凹部によって係合することを特徴とする請求項２記載の展開構造物の保持解放機構。
【請求項８】
第２のブッシュ対が繊維強化プラスチックから成ることを特徴とする請求項７記載の展開構造物の保持解放機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、宇宙往還機や人工衛星などの宇宙航行体の太陽電池パドル、展開ラジエータ、展開アンテナなどの展開構造物の保持解放機構に関し、特に展開構造物を折り畳んだ際に機械的に拘束する展開構造物の保持解放機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の例えば人工衛星の太陽電池パドルが収納保持されている状態は、次のようになっている。太陽電池板は、隣接する太陽電池板の表裏が、互いに反対になるように積み重なっている。これらの太陽電池板は、それぞれ隣接するパドルに展開ヒンジでつなぎ合わされている。それぞれの太陽電池板に固定されている保持ブッシュは、隣接する太陽電池板の保持ブッシュと嵌合した状態で収納される。更に、保持ブッシュの中を貫く棒状の保持部材が、最も上に重なっている太陽電池板と衛星構体を結合し、収納状態を保持している。この様な収納状態において、太陽電池板の下面に実装された太陽電池素子は、太陽電池板の上面に実装された太陽電池素子と接触した状態で収納されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１４７２９８号公報（段落００１５の第４〜１０行、および第１〜９図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の太陽電池パドルは、多数の保持解放機構によって折り畳まれた状態でロケットのフェアリングに収納され、ロケットが打ち上げられる際の環境に耐えるようになっている。このため、多数の保持解放機構は、衛星構体と太陽電池パドルの連結点である駆動機構を中心として配置されている。保持解放機構の上記嵌合する保持ブッシュ、つまりブッシュ対は、衛星構体と太陽電池パドルの全体を機械的に拘束する。これらのブッシュ対のうち、線膨張係数の差の影響を受け易い衛星構体と太陽電池パドルの間のインタフェース部では、キーとキー溝によって係合されるブッシュ対が前後の中間と上下の中間に配置されている。そして、展開構造物の加工精度を緩和するため、インタフェース部の対角線上と太陽電池パドルの内部には、平坦な面で係合されるブッシュ対が配置されている。
【０００５】
ブッシュ対の一方には１対のキーが直径方向に設けられ、他方には１対のキー溝が直径方向に設けられている。そして、インタフェース部においては、前後の中間に位置するブッシュ対のキーまたはキー溝と中心を結ぶ線が上下方向に向けられ、上下の中央に位置するブッシュ対のキーまたはキー溝と中心を結ぶ線が左右方向に向けられている。キーとキー溝の間には比較的大きなクリアランスが与えられ、インタフェース部における線膨張係数の差に基づく熱応力の発生が防止され、かつ太陽電池パドルの製造時の誤差が吸収され、宇宙において太陽電池パドルが確実に展開するという信頼性が確保されている。
【０００６】
しかし、近年では人工衛星の大型化に伴って太陽電池パドルが大型化し、太陽電池パドルの重量が増加している。このため、太陽電池パドルを折り畳んだ状態に保持するための保持力、すなわち保持解放機構に加わる保持荷重が増大する。その反面、太陽電池パドルを折り畳んだ状態に保持する保持荷重と、太陽電池パドルを展開させた際に発生する衝撃力の間には直接の因果関係が存在する。すなわち、保持荷重の増加に伴って衝撃力が増加し、この衝撃力は衛星構体に搭載してある機器に悪影響を及ぼす。したがって、保持解放機構に加わる保持荷重を増大させることには限度がある。また、展開構造物を確実に保持し、かつ確実に展開させる観点から、キーとキー溝の間のクリアランスを増大することにも限度がある。
【０００７】
そして、インタフェース部のブッシュ対のキーおよびキー溝を上下方向と左右方向だけに向けたので、太陽電池パドルの重量が増加した場合には次のような問題が生じる。すなわち、保持荷重を抑制すること、インタフェース部の線膨張係数の差に基づく熱応力の発生を防止すること、太陽電池パドルの製造時の誤差を吸収することなどが困難になり、重量の大きな太陽電池パドルに対応する保持解放機構を構成することが困難になる。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、保持荷重を増大させることなく、展開構造物に対する機械的な拘束力を増強することができ、従来ものよりも重い展開構造物を保持することができる展開構造物の保持解放機構を得るものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る展開構造物の保持解放機構は、展開構造物が折り畳まれた際に、複数の第１のブッシュ対の全てが機械的な拘束力を有するとともに熱応力を逃がすように係合することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における宇宙航行体１の支持構体２に支持された１対の太陽電池パドル（展開構造物）３が展開した状態を示している。これらの１対の太陽電池パドル３は、支持構体２の左右の側面４にそれぞれ連結されている。支持構体２の側面４の中央には、太陽電池パドル３を太陽に追従させるように駆動する駆動機構５の連結部６が設けられている。また、支持構体２の側面４の駆動機構５を中心とする放射方向には、太陽電池パドル３を折り畳んだ位置に保持かつ解放するための例えば８つの保持解放機構７のコンソール８が設けられている。なお、この実施の形態１で使用する方向は、図１の矢印Ｆ方向を「前方」とし、この「前方」をその他の方向の基準としている。
【００１１】
太陽電池パドル３では、駆動機構５の連結部６にヨーク１１がヒンジ１２を介して連結されている。また、ヨーク１１には例えば３枚のパネル１３〜１５がヒンジ１６〜１８を介してそれぞれ連結されている。これにより、太陽電池パドル３は折畳み可能とされている。パネル１３〜１５の同じ側の片面には、多数のセルからなる図示しない太陽電子素子がそれぞれ実装されている。そして、パネル１３〜１５には、保持解放機構７を構成するための貫通穴１９が保持解放機構７に対応して形成され、これらの貫通穴１９には後で詳述するブッシュが取り付けられるようになっている。また、最外側のパネル１５には、貫通穴１９を介して保持解放機構７によって緊張される図示しないロッドの外端部が連結されている。さらに、ヒンジ１２とヒンジ１６〜１８には、パネル１３〜１５を展開位置に付勢するための図示しないバネなどの付勢手段が設けられている。
【００１２】
図２に示すように、太陽電池パドル３をロケットのフェアリング内に収容する際には、貫通穴１９に通したロッドを保持解放機構７によって引っ張り、ヨーク１１とパネル１３〜１５を付勢手段の付勢力に抗して折り畳むようになっている。したがって、この発明に係る太陽電池パドル３は、ロケットを打ち上げる際の衝撃、加速度、温度などの全ての環境に耐えるとともに、宇宙航行体１が所定の軌道に達した後に確実に展開するようになっている。
【００１３】
図３に示すように、保持解放機構７のコンソール８は例えば円錐台形状とされている。コンソール８の内部には、上記ロッドを引っ張って太陽電池パドル３を折り畳んだ状態に保持する図示しないロッド緊張手段や、太陽電池パドル３を展開させる際にロッドを切断して太陽電池パドル３を解放するロッド切断手段などが設置されている。
【００１４】
そして、コンソール８とヨーク１１には、折り畳まれた際に互いに係合する複数の第１のブッシュ対２１，２２がそれぞれ配置されている。また、ヨーク１１とパネル１３〜１５には、それらが折り畳まれた際に互いに係合する複数の第２のブッシュ対２３，２４がそれぞれ配置されている。第１のブッシュ対２１，２２は、支持構体２とヨーク１１の間を機械的に拘束するとともに熱応力を逃がすものとされている。また、第２のブッシュ対２３，２４はヨーク１１と第１のパネル１３の間、第１のパネル１３と第２のパネル１４の間、および第２のパネル１４と第３のパネル１５の間をそれぞれ機械的に拘束するものとされている。
【００１５】
すなわち、コンソール８の端面に一方のブッシュ２１が固定され、このブッシュ２１にはヨーク１１に固定された他方のブッシュ２２が係合されている。また、ヨーク１１、第１のパネル１３および第２のパネル１４の上面に一方のブッシュ２３が固定され、このブッシュ２３には第１のパネル１３、第２のパネル１４および第３のパネル１５の下面に固定された他方のブッシュ２４が係合されている。
【００１６】
図４に示すように、ブッシュ２１の上面には、１対のキー溝３１が直径方向に形成されている。また、ブッシュ２２の下面には、ブッシュ２１のキー溝３１にそれぞれ嵌合する１対のキー３２が形成されている。ブッシュ２１とブッシュ２２の当接面には、二硫化モリブデンなどによる固体潤滑剤の焼成膜や、タングステンカーバイトによる溶射膜などが施されている。これにより、太陽電池パドル３が展開する際に、ブッシュ２１とブッシュ２２が固着せずに容易に離間するようにされている。また、キー溝３１とキー３２の間には、太陽電池パドル３を確実に保持かつ解放するクリアランスが与えられている。これにより、インタフェース部の線膨張係数つまり熱膨張の差による熱応力の発生を防止することや、太陽電池パドル３の製造誤差を吸収することも可能となっている。
【００１７】
そして、図５に矢印で示すように、インタフェース部に配置されたブッシュ２１のキー溝３１と中心を結ぶ線（ブッシュ２２のキー３２と中心を結ぶ線）の方向は、駆動機構５に対する放射方向に向けられている。したがって、前後の中央に位置する２つの保持解放機構７に対しては上下方向に向けられ、上下方向の中間に位置する２つの保持解放機構７に対しては前後方向に向けられ、対角線方向に位置する４つの保持解放機構７に対しては対角線方向に向けられている。これにより、従来とほぼ同様な重量のブッシュ対２１，２２によって、インタフェース部における機械的な拘束力を増大させ、かつ熱応力を逃がすことができるようになっている。
【００１８】
一方、図６、図７に示すように、太陽電池パドル３内のブッシュ対２３，２４のうち、下方のブッシュ２３の上面には環状凸部３３が形成されている。そして、上方のブッシュ２４の下面にはブッシュ２３の環状凸部３３が嵌合される環状凹部３４が形成されている。環状凸部３３と環状凹部３４の側面は先細となるテーパ面とされ、環状凸部３３と環状凹部３４が容易に嵌合するようにされている。また、ブッシュ２３，２４は炭素繊維強化プラスチックまたはそれと同等の材料で形成され、線膨張係数の差に基づく影響を受けないようにされている。
【００１９】
このような構成の太陽電池パドル３の保持解放機構では、太陽電池パドル３を折り畳んだ保持位置に保持する際に、ブッシュ２１〜２４を通してコンソール８内に導いた上記ロッドをコンソール８内のロッド緊張手段によって緊張保持する。これにより、ヨーク１１やパネル１３〜１５が折り畳まれ、全ての第１のブッシュ対２１，２２が嵌合するとともに、全ての第２のブッシュ対２３，２４が嵌合する。このとき、第１のブッシュ対２１，２２は支持構体２とヨーク１１との間隔を保持するとともに、支持構体２とヨーク１１を機械的に拘束する。また、第２のブッシュ対２３，２４は、ヨーク１１と第１のパネル１３の間隔、第１のパネル１３と第２のパネル１４の間隔、および第２のパネル１４と第３のパネル１５の間隔を保持するとともに、ヨーク１１やパネル１３〜１５を機械的に拘束する。そして、環境温度が変化した場合には、第１のブッシュ対２１，２２のキー溝３１とキー３２が、線膨張係数の差に基づく熱応力を緩和する。なお、第２のブッシュ対２３，２４の線膨張係数の差は無視できるので、それらに熱応力が発生することはない。
【００２０】
このように、指示構体２の側面４の対角線上に位置するブッシュ対２１，２２として、従来は平坦な面で当接するブッシュを用いたために支持構体２とヨーク１１の面方向への移動を機械的に拘束することができなかったが、この発明では互いに係合するキー溝３１とキー３２をそれぞれ有するブッシュ対２１，２２を用いたので、面方向への移動を機械的に拘束する力を増大させることが可能となる。また、太陽電池パドル３内のブッシュ対２３，２４として、従来は平坦な面で当接するブッシュを用いたためにヨーク１１やパネル１３〜１５を機械的に拘束することができなかったが、この発明では互いに嵌合する環状凸部３３と環状凹部３４をそれぞれ有するブッシュ対２３，２４を用いたので、それらの面方向への移動を機械的に拘束することが可能となる。
【００２１】
なお、上述の実施の形態１では、ブッシュ２１のキー溝３１と中心を結ぶ線（ブッシュ２２のキー３２と中心を結ぶ線）の方向を駆動機構５に対して放射状に向けたが、必ずしも駆動機構５に厳密に合わせる必要はなく、熱応力を緩和する範囲で適当な方向に向けることができる。また、ブッシュ２１とブッシュ２２にキー溝３１とキー３２をそれぞれ設け、ブッシュ２３とブッシュ２４に環状凸部３３と環状凹部３４をそれぞれ設けたが、それらを逆に設けても支障はない。さらに、キー溝３１とキー３２の形状も限定するものではなく、その他の形状とすることができる。そして、キー溝３１とキー３２によって熱応力を緩和する代りに、方向性を持った弾性体やリンク機構などを使用することによっても、熱応力を緩和することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、展開構造物が折り畳まれた際に、複数の第１のブッシュ対の全てが機械的な拘束力を有するとともに熱応力を逃がすように係合するので、保持荷重を増大させることなく、展開構造物に対する機械的な拘束力を増強することができ、従来のものよりも重い展開構造物を保持することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態による太陽電池パドルを備えた宇宙航行体を示す斜視図である。
【図２】図１の太陽電池パドルを折り畳んだ状態を示す斜視図である。
【図３】図２の状態の衛星構体と太陽電池パドルを示す部分拡大正面図である。
【図４】インタフェース部に配置したブッシュ対を分離して示す斜視図である。
【図５】図２の右側の太陽電池パドルを衛星構体から分離して示す斜視図である。
【図６】太陽電池パドル内に配置したブッシュ対を分離して示す斜視図である。
【図７】太陽電池パドル内に配置したブッシュ対を分離して示す断面図である。
【符号の説明】
１  宇宙航行体、２  支持構体、３  太陽電池パドル（展開構造物）、５  駆動機構、７  保持解放機構、１１  ヨーク、１３〜１５  パネル、２１，２２  第１のブッシュ対、２３，２４  第２のブッシュ対、３１  キー溝、３２  キー、３３  環状凸部、３４  環状凹部。
【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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