(57)【要約】【課題】  宇宙空間内でも使用される長大、軽量且つ高剛性のマスト等を構成する構造物を提供するとともに、構造物をコンパクトに収納し、軌道上ではこれを簡単に組立、展開できる方法を提供する。【解決手段】  第１の三角フレームＡと、該第１の三角フレームＡの第２の辺Ａ２に結合された第２の辺Ｂ２を有する第２の三角フレームＢと、該第２の三角フレームＢの第１の辺Ｂ１に結合された第１の辺Ｃ１を有する第３の三角フレームＣと、該第３の三角フレームＣの第２の辺Ｃ２に結合された第２の辺Ｄ２を有する第４の三角フレームＤと、該第４の三角フレームＤの第１の辺Ｄ１に結合された第１の辺Ｅ１を有する第５の三角フレームＥと該第５の三角フレームＥの第２の辺Ｅ２に結合された第２の辺Ｆ２を有する第６の三角フレームＦとを備え第１の三角フレームＡの第１の辺Ａ１及び第６の三角フレームＦの第１の辺Ｆ１が開放状態になっているときには、第１ないし第６の三角フレームＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆが延展して帯状に延びる平行四辺形形状の平面構造体を形成する。【選択図】          図４
2005219533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の辺と、
該第１の辺の一端側と一端側で結合される第１の辺と同じ長さの第２の辺と、
前記第１及び第２の辺の他端側を結合するように結合される第３の辺とを有する三角フレームを複数個結合して組み立てる構造物において、
第１の三角フレームと、
該第１の三角フレームの第２の辺に結合された第２の辺を有する第２の三角フレームと、
該第２の三角フレームの第１の辺に結合された第１の辺を有する第３の三角フレームと、
該第３の三角フレームの第２の辺に結合された第２の辺を有する第４の三角フレームと、
該第４の三角フレームの第１の辺に結合された第１の辺を有する第５の三角フレームと
該第５の三角フレームの第２の辺に結合された第２の辺を有する第６の三角フレームとを備え第１の三角フレームの第１の辺及び第６の三角フレームの第１の辺が開放状態になっているときには、第１ないし第６の三角フレームが延展して帯状に延びる平行四辺形形状の平面構造体または屈曲しつつ延びる立体構造体を、
前記第６のフレームの第１の辺と前記第１の三角フレームの第１の辺とが結合されたときには、３つの前記第３の辺で形成される一対の三角形状の開口を両端に有する立体構造体を、
選択的に構成することができるようになったことを特徴とするトラス構造物。
【請求項２】
第１の辺と、
該第１の辺の一端側と一端側で結合される第１の辺と同じ長さの第２の辺と、
前記第１及び第２の辺の他端側を結合するように結合される第３の辺とを有する三角フレームを複数個結合して組み立てる構造物において、
第１の三角フレームと、
該第１の三角フレームの第２の辺に結合された第２の辺を有する第２の三角フレームと、
該第２の三角フレームの第１の辺に結合された第１の辺を有する第３の三角フレームと、
該第３の三角フレームの第２の辺に結合された第２の辺を有する第４の三角フレームと、
該第４の三角フレームの第１の辺に結合された第１の辺を有する第５の三角フレームと
該第５の三角フレームの第２の辺に結合された第２の辺を有する第６の三角フレームとを備え第前記第６のフレームの第１の辺と前記第１の三角フレームの第１の辺とが結合されることによって、３つの第３の辺で形成される一対の三角形状の開口を両端に有する立体構造体を構成し、
該立体構造物の前記開口を構成する前記３つ第３の辺を互いに連結することによって複数の前記立体構造物からなる柱状に延びる立体構造物を構成したことを特徴とするトラス構造物。
【請求項３】
第１の辺と、
該第１の辺の一端側と一端側で結合される第１の辺と同じ長さの第２の辺と、
前記第１及び第２の辺の他端側を結合するように結合される第３の辺とを有する三角フレームを複数個結合して組み立てる構造物において、
第１の三角フレームと、
該第１の三角フレームの第２の辺に結合された第２の辺を有する第２の三角フレームと、
該第２の三角フレームの第１の辺に結合された第１の辺を有する第３の三角フレームと、
該第３の三角フレームの第２の辺に結合された第２の辺を有する第４の三角フレームと、
該第４の三角フレームの第１の辺に結合された第１の辺を有する第５の三角フレームと
該第５の三角フレームの第２の辺に結合された第２の辺を有する第６の三角フレームとを備え第１の三角フレームの第１の辺及び第６の三角フレームの第１の辺が開放状態になっているとき、第１ないし第６の三角フレームが延展して帯状に延びる平行四辺形形状の平面構造体を構成し、
さらに、前記第６のフレームの第１の辺と前記第１の三角フレームの第１の辺とが結合されたとき、３つの第３の辺で形成される一対の三角形状の開口を両端に有する立体構造体を構成することができるようになっており、
前記立体構造体は上記開口を構成する少なくとも１つの第３の辺を介して他の前記立体構造体または、前記平面構造体と結合可能になっていることを特徴とするトラス構造物。
【請求項４】
第１の辺と、
該第１の辺の一端側と一端側で結合される第１の辺と同じ長さの第２の辺と、
前記第１及び第２の辺の他端側を連結するように結合される第３の辺とを有する三角フレームを複数個連結して形成する構造物の組立収納方法において、
第１の三角フレームの第２の辺に第２の三角フレームの第２の辺を結合し、
前記第２の三角フレームの第１の辺に第３の三角フレームの第１の辺を結合し、
前記第３の三角フレームの第２の辺に第４の三角フレームの第２の辺を結合し、
前記第４の三角フレームの第１の辺に第５の三角フレームの第１の辺を結合し、
前記第５の三角フレームの第２の辺に第６の三角フレームの第２の辺を結合して、１つの組立状態として、第１の三角フレームの第１の辺及び第６の三角フレームの第１の辺が開放状態になっており、かつ、第１ないし第６の三角フレームが延展して帯状に延びる平行四辺形形状の平面構造体を構成し、
さらに、他の組立状態として、前記第６のフレームの第１の辺と前記第１の三角フレームの第１の辺とを結合して３つの第３の辺で形成される一対の三角形状の開口を両端に有する立体構造体を構成し、
収納するに際して、第１ないし第６の三角フレームの第１の辺及び第６の三角フレームの第１の辺が結合状態にある場合には、両者を開放状態にし、
前記第１の三角フレームの上に第２の三角フレームが重なるように折り畳み、
前記第２の三角フレームの上に第３の三角フレームが重なるように折り畳み、
前記第３の三角フレームの上に第４の三角フレームが重なるように折り畳み、
前記第４の三角フレームの上に第５の三角フレームが重なるように折り畳み、
前記第５の三角フレームの上に第６の三角フレームが重なるように折り畳むことによって、
収納状態を実現することを特徴とするトラス構造物の組立収納方法。
【請求項５】
第１の辺と、
該第１の辺の一端側と一端側で結合される第１の辺と同じ長さの第２の辺と、
前記第１及び第２の辺の他端側を連結するように結合される第３の辺とを有する三角フレームを複数個連結して形成する構造物を収納するに際して、
前記第１の三角フレームの上に第２の三角フレームが重なるように折り畳み、
前記第２の三角フレームの上に第３の三角フレームが重なるように折り畳み、
前記第３の三角フレームの上に第４の三角フレームが重なるように折り畳み、
前記第４の三角フレームの上に第５の三角フレームが重なるように折り畳み、
前記第５の三角フレームの上に第６の三角フレームが重なるように折り畳むことによって、
収納状態を実現し、前記収納状態から前記第１の三角フレームと第２の三角フレームとの連結角が１８０度となって、両者が平面状に並ぶように第１の三角フレームを回動展開し、
前記第２の三角フレームと第３の三角フレームとの連結角が１８０度となるように第２の三角フレームを回動展開し、
前記第３の三角フレームと第４の三角フレームとの連結角が１８０度となるように第３の三角フレームを回動展開して平行四辺形形状の平面構造物を形成することを特徴とする請求項３に記載のトラス構造物の収納展開方法。
【請求項６】
第１の辺と、
該第１の辺の一端側と一端側で結合される第１の辺と同じ長さの第２の辺と、
前記第１及び第２の辺の他端側を連結するように結合される第３の辺とを有する三角フレームを複数個連結して形成する構造物の組立方法において、
隣接する三角フレーム同士の連結角が互いに平面状に並ぶ１８０度より僅かに小さい角度を成すように第１の三角フレームの第２の辺に第２の三角フレームの第２の辺を連結し、
同様に隣接する三角フレームの同士の連結角が１８０度より僅かに小さい角度をなすように第２の三角フレームの第１の辺に第３の三角フレームの第１の辺を連結し、
同様の手順で順次別の三角フレームを帯状に連結し、
これによってらせん状に延びる帯状構造物を形成することを特徴とする構造物の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三角形状のフレームを構成単位としてマスト等のトラス構造物、その組立、展開及び収納方法に関する。さらに、詳細には、構造要素として三角形状のフレームを複数個連結して構成される構造物、その組立、展開、収納方法であって、収納時には、構造物を構成する全てのフレームを重ねて折り畳んでコンパクトに収納でき、収納状態で運搬等が可能であり、展開時にはフレームを結合することにより剛性の高いトラス構造物を形成することができる構造物、及びその組立、展開及び収納方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
宇宙空間で利用されるマスト、アンテナあるいは柱状の構造物として、国際宇宙ステーションのトラスセグメント、各種観測センサや太陽電池を取り付けるための伸展マスト、深宇宙探査機の太陽発電用アンテナの支持構造物等がある。たとえば、宇宙空間で組立作業を軽減することができるように、トラス構造物を構成フレームに分割して、スペースシャトルで運搬することが提案されている。別の例として、棒状構造材とワイヤを組み合わせてトラス状マストを形成し、ワイヤを強く張ったとき、構造全体の剛性を確保し、ワイヤを緩めてコンパクトに収納することが提案されている。さらに別のやり方として、長い柔軟な袋状上の構造物を気体などで膨張させてマストを形成し、何らかの方法を用いて凝固させて構造物として利用することが検討されている。
【０００３】
上記の提案の中で、トラス構造物を構成フレームに分割して、スペースシャトルで運搬するようにすると、宇宙空間、軌道上での組立作業の増加することになる。また、ワイヤを使用する方法では、ワイヤの張力により構造物全体の剛性を高めることには限界がある。また、大型化に伴って構造物全体の柔軟化するという問題もある。さらに規模が大きくなり形状が複雑になると、これらの展開動作は極めて複雑なものとなり、動作の信頼性が低下する。また、袋状の構造物を使用するインフレータ技術を用いる方法では、大型の宇宙構造物を軽量で廉価に作成することが可能になるという利点があるが、形状にばらつきが大きくなったり、所望の剛性が得られない場合があるという問題がある。
【０００４】
大規模の宇宙構造物を必要とする宇宙太陽発電プラットフォーム等の建設においては、可能な限り軽量で且つ軌道上に効率的に輸送可能な形態を有する構造物であることが望まれる。また、宇宙構造物はその軌道と姿勢の制御が必要であることから、大型であっても相応の剛性と強度を有する必要がある。さらに、軌道上での建設作業において、宇宙飛行士による複雑な船外作業や高度な建設作業ロボットを必要とする作業は、建設費用の増大に繋がる。
【０００５】
上記したように、従来では、軽量且つ高剛性の大規模宇宙構造物を安価に提供することは困難であった。規模が大きくなると、構造物の軌道姿勢制御が困難になることが予想されるため、高度な作業ロボットを駆使することによって自動的に宇宙構造物を建設することが可能になったとしても、宇宙のインフラストラクチャの維持と運用のための費用が増大だけでなく、建設に要する時間もかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明は、軽量且つ高剛性の大型宇宙構造物を効率的に建設することを課題とするものであって、宇宙空間内でも使用される長大、軽量且つ高剛性のマスト等を構成する構造物を提供するとともに、輸送時には当該構造物をコンパクトに収納し、軌道上ではこれを簡単に組立、展開できる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、第１の辺と、
該第１の辺の一端側と一端側で結合される第１の辺と同じ長さの第２の辺と、
前記第１及び第２の辺の他端側を結合するように結合される第３の辺とを有する三角フレームを複数個結合して組み立てる構造物において、
第１の三角フレームと、
該第１の三角フレームの第２の辺に結合された第２の辺を有する第２の三角フレームと、
該第２の三角フレームの第１の辺に結合された第１の辺を有する第３の三角フレームと、
該第３の三角フレームの第２の辺に結合された第２の辺を有する第４の三角フレームと、
該第４の三角フレームの第１の辺に結合された第１の辺を有する第５の三角フレームと
該第５の三角フレームの第２の辺に結合された第２の辺を有する第６の三角フレームとを備え第１の三角フレームの第１の辺及び第６の三角フレームの第１の辺が開放状態になっているときには、第１ないし第６の三角フレームが延展して帯状に延びる平行四辺形形状の平面構造体または屈曲しつつ延びる立体構造体を、
前記第６のフレームの第１の辺と前記第１の三角フレームの第１の辺とが結合されたときには、３つの前記第３の辺で形成される一対の三角形状の開口を両端に有する立体構造体を、
選択的に構成することができるようになったことを特徴とするトラス構造物によって達成することができる。
【０００８】
本発明の別の特徴によれば、第１の辺と、
該第１の辺の一端側と一端側で結合される第１の辺と同じ長さの第２の辺と、
前記第１及び第２の辺の他端側を結合するように結合される第３の辺とを有する三角フレームを複数個結合して組み立てる構造物において、
第１の三角フレームと、
該第１の三角フレームの第２の辺に結合された第２の辺を有する第２の三角フレームと、
該第２の三角フレームの第１の辺に結合された第１の辺を有する第３の三角フレームと、
該第３の三角フレームの第２の辺に結合された第２の辺を有する第４の三角フレームと、
該第４の三角フレームの第１の辺に結合された第１の辺を有する第５の三角フレームと
該第５の三角フレームの第２の辺に結合された第２の辺を有する第６の三角フレームとを備え第前記第６のフレームの第１の辺と前記第１の三角フレームの第１の辺とが結合されることによって、３つの第３の辺で形成される一対の三角形状の開口を両端に有する立体構造体を構成し、
該立体構造物の前記開口を構成する前記３つ第３の辺を互いに連結することによって複数の前記立体構造物からなる柱状に延びる立体構造物を構成したことを特徴とするトラス構造物が提供される。
【０００９】
さらに別の特徴によれば、第１の辺と、
該第１の辺の一端側と一端側で結合される第１の辺と同じ長さの第２の辺と、
前記第１及び第２の辺の他端側を結合するように結合される第３の辺とを有する三角フレームを複数個結合して組み立てる構造物において、
第１の三角フレームと、
該第１の三角フレームの第２の辺に結合された第２の辺を有する第２の三角フレームと、
該第２の三角フレームの第１の辺に結合された第１の辺を有する第３の三角フレームと、
該第３の三角フレームの第２の辺に結合された第２の辺を有する第４の三角フレームと、
該第４の三角フレームの第１の辺に結合された第１の辺を有する第５の三角フレームと
該第５の三角フレームの第２の辺に結合された第２の辺を有する第６の三角フレームとを備え第１の三角フレームの第１の辺及び第６の三角フレームの第１の辺が開放状態になっているとき、第１ないし第６の三角フレームが延展して帯状に延びる平行四辺形形状の平面構造体を構成し、
さらに、前記第６のフレームの第１の辺と前記第１の三角フレームの第１の辺とが結合されたとき、３つの第３の辺で形成される一対の三角形状の開口を両端に有する立体構造体を構成することができるようになっており、
前記立体構造体は上記開口を構成する少なくとも１つの第３の辺を介して他の前記立体構造体または、前記平面構造体と結合可能になっていることを特徴とするトラス構造物が提供される。
【００１０】
さらに第１の辺と、
該第１の辺の一端側と一端側で結合される第１の辺と同じ長さの第２の辺と、
前記第１及び第２の辺の他端側を連結するように結合される第３の辺とを有する三角フレームを複数個連結して形成する構造物の組立収納方法において、
第１の三角フレームの第２の辺に第２の三角フレームの第２の辺を結合し、
前記第２の三角フレームの第１の辺に第３の三角フレームの第１の辺を結合し、
前記第３の三角フレームの第２の辺に第４の三角フレームの第２の辺を結合し、
前記第４の三角フレームの第１の辺に第５の三角フレームの第１の辺を結合し、
前記第５の三角フレームの第２の辺に第６の三角フレームの第２の辺を結合して、１つの組立状態として、第１の三角フレームの第１の辺及び第６の三角フレームの第１の辺が開放状態になっており、かつ、第１ないし第６の三角フレームが延展して帯状に延びる平行四辺形形状の平面構造体を構成し、
さらに、他の組立状態として、前記第６のフレームの第１の辺と前記第１の三角フレームの第１の辺とを結合して３つの第３の辺で形成される一対の三角形状の開口を両端に有する立体構造体を構成し、
収納するに際して、第１ないし第６の三角フレームの第１の辺及び第６の三角フレームの第１の辺が結合状態にある場合には、両者を開放状態にし、
前記第１の三角フレームの上に第２の三角フレームが重なるように折り畳み、
前記第２の三角フレームの上に第３の三角フレームが重なるように折り畳み、
前記第３の三角フレームの上に第４の三角フレームが重なるように折り畳み、
前記第４の三角フレームの上に第５の三角フレームが重なるように折り畳み、
前記第５の三角フレームの上に第６の三角フレームが重なるように折り畳むことによって、
収納状態を実現することを特徴とするトラス構造物の組立収納方法が提供される。
【００１１】
また、別の特徴によれば、第１の辺と、
該第１の辺の一端側と一端側で結合される第１の辺と同じ長さの第２の辺と、
前記第１及び第２の辺の他端側を連結するように結合される第３の辺とを有する三角フレームを複数個連結して形成する構造物を収納するに際して、
前記第１の三角フレームの上に第２の三角フレームが重なるように折り畳み、
前記第２の三角フレームの上に第３の三角フレームが重なるように折り畳み、
前記第３の三角フレームの上に第４の三角フレームが重なるように折り畳み、
前記第４の三角フレームの上に第５の三角フレームが重なるように折り畳み、
前記第５の三角フレームの上に第６の三角フレームが重なるように折り畳むことによって、
収納状態を実現し、前記収納状態から前記第１の三角フレームと第２の三角フレームとの連結角が１８０度となって、両者が平面状に並ぶように第１の三角フレームを回動展開し、
前記第２の三角フレームと第３の三角フレームとの連結角が１８０度となるように第２の三角フレームを回動展開し、
前記第３の三角フレームと第４の三角フレームとの連結角が１８０度となるように第３の三角フレームを回動展開して平行四辺形形状の平面構造物を形成することを特徴とする請求項３に記載のトラス構造物の収納展開方法が提供される。
【００１２】
さらに、本発明によって、第１の辺と、
該第１の辺の一端側と一端側で結合される第１の辺と同じ長さの第２の辺と、
前記第１及び第２の辺の他端側を連結するように結合される第３の辺とを有する三角フレームを複数個連結して形成する構造物の組立方法において、
隣接する三角フレーム同士の連結角が互いに平面状に並ぶ１８０度より僅かに小さい角度を成すように第１の三角フレームの第２の辺に第２の三角フレームの第２の辺を連結し、
同様に隣接する三角フレームの同士の連結角が１８０度より僅かに小さい角度をなすように第２の三角フレームの第１の辺に第３の三角フレームの第１の辺を連結し、
同様の手順で順次別の三角フレームを帯状に連結し、
これによってらせん状に延びる帯状構造物を形成することを特徴とする構造物の組立方法が提供される。
【００１３】
本発明の構造物は、二等辺三角形の形状をした平板状の三角フレームを構成要素として、該三角フレームの何れかの辺を連結して形成するものであって、６個の三角フレームを連結して構成された構造体を基本構造すなわち、構成単位として構成される。そして、この構造体あるいは構造体を複数個結合する場合において６個の三角フレームが同一平面上に連結して並ぶ状態即ち三角フレーム間の連結角が180度となるとき６個を連結した構造体が三角フレームの第１の辺と第３の辺の三倍の長さの辺からなる平行四辺形を形成する。これに対して、第１の三角フレームの第１の辺と第６の三角フレームの第１の辺が連結されるとき、形成される正八角形で両端に３個のつの三角フレームの第３の辺による開口が両端に形成される三角フレームの立体構造体において、その構造体を構成する三角フレーム同士のなす角度αすなわち、正八面体の内角は以下のように表される。
【００１４】
三角フレームの第１の辺と第２の辺の長さをａ、第３の辺の長さをｂとしたとき式cosβ＝sqrt｛(２a2-b2)/(４a2−b2)｝1/2の関係を有する角度β度の補角がα度となる。
【００１５】
この場合、三角フレーム間の全ての連結角が内角α度となるとき平行四辺形を成す両端の第１の三角フレームの第２の辺と第６の三角フレームの第２の辺とが結合されたとき、正八面体形状の構造体を形成する。このように各三角フレームの第１及び第２の辺には、フレーム同士を連結することの可能なフレーム間連結機構が設けられている。そして、６個の三角フレーム間の連結角が全て内角α度である構造体すなわち構造体が八面体形状を形成したとき、前記構造体同士を第３の辺を介して所定の連結角で結合することの可能な構造体間結合機構とを備える。
【００１６】
この場合、１つの三角フレームは、３個のフレーム角部と３個のフレーム辺部とから成る。そして八面体形状の構造体を形成した場合には、６個の三角フレームが第１及び第２の辺を介してリング状に連結される。そして、このように第１の及び第２の辺とが連結して八面体構造体を形成するとともに、この八面体構造体が第３の辺同士で結合して、中空柱状のトラス構造物が形成される。本発明にかかるトラス構造物は、三角フレーム連結のための駆動装置あるいは、構造体を結合するための駆動装置を用いて組立、展開、または収納することができる。
【００１７】
また、本発明の構造物は、トラス構造のため、大型構造物を構成した場合であっても、軽量化を推進しつつ、高い剛性を確保することができる。
【００１８】
また、本発明にかかる構造物の収納にあたっては、６個の三角フレーム間の連結角を順々に０度すなわち、隣接する１つの三角フレームを１つの方向に回動させて、１つの側に互いにぴったり重なるように折り畳み、次に、その折り畳んだ三角フレームに隣接する三角フレームを、上記三角フレームの回動方向とは反対方向にすなわち連結角が３６０度となるように直前に折り畳んだ三角フレームとぴったり重なるように、折り畳み、さらに次に隣接する三角フレームを連結角が０度となるように折り畳み、さらに次の三角フレームをその反対側に回動させてすなわち連結角が３６０度となるように折り畳み、さらにその次の三角フレームを連結角が０度となるにように交互に屏風を折り畳むように折り畳む。このように折り畳むことことにより、複数の前記構造体の連結体をコンパクトに収納することができる。
【００１９】
構造体の５個の交互にかつ順次１８０度及び−１８０度回動させることにより収納状態から、前記フレームが同一平面上に並ぶ展開状態に移行することができる。
【００２０】
また、構造体を構成する三角フレーム６個の三角フレーム間の５個の前記連結角をすべて、−β度となるように展開する。上記のように第１及び第２の辺の長さａ、第３の辺の長さをｂとしたときを式b/(12a2−3b2)1/2の逆余弦値をγ度とすると、三角フレームを該γ度の連結角を有するように展開すると、八面体の構造体を形成することができる。さらに、いずれかの三角フレームの第３の辺を結合することにより、八面体構造体を複数個連結した、構造物を形成することができる。
【００２１】
収納段階から上記のように各構成要素である三角フレームが回動展開することによって、トラス構造物形成方向に捻れながら概ね直線的に伸び、展開終了時には、長い平板状の構造物を形成する。この展開状態から、さらにトラス構造物形成方向に捻れながら、所定の内角α度となるように展開すると両端開口部を有する八面体構造のトラス構造物が形成される。この展開方法では、連続的に連結された三角フレームを展開して構造物を形成するに際して、それぞれの三角フレームの動きがそれほど大きくなることはなく、構成要素に過度の強度的負担を強いることがなく、しかも迅速に展開動作を行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、収納状態から展開完了状態に至るまで、三角フレーム列には直線的な伸縮運動と三角フレーム列に沿った方向の捻れ運動とが生じるだけであり、円滑な展開過程を実現することができる。また、収納状態では三角フレームを折り畳んで重ね合わせた三角柱が形成されるため、コンパクトであるだけでなく、折り畳み状態になっているので、展開構造物に生じるの加速度の影響を輸送時において排除することができ、これによる座屈を防止することができる。一方において、展開時には構造的に剛性のある三角フレームからなる合成の高いトラス構造物を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２４】
以下の例では、三角フレームの第１の辺Ａ１、第２の辺Ａ２及び第３の辺Ａ３の長さがすべて等しい、すなわちａ＝ｂ、三角フレームが正三角形形状である場合について説明する。
【００２５】
三角フレームはフレーム辺部とフレーム角部との組み合わせによって構成する。本例の三角フレームは上記したように一辺の長さがすべてａである。この場合、α＝109.471度、β＝γ＝70.529度である。
【００２６】
図１には、トラス構造体を形成する三角フレーム１０の一例が示されている。本例の三角フレーム１０は三角フレームの第１の辺Ａ１、第２の辺Ａ２及び第３の辺Ａ３からなり、図２に示すようにフレーム辺部２０と図３に示すようにフレーム角部３０とをそれぞれ３個ずつ用いて構成した三角形状のフレームであり、本例ではフレーム辺部２０とフレーム角部３０とによって形成される枠の内側に膜状のパネル部１１が取り付けられている。このパネル部１１は太陽電池膜、電波アンテナ等、その用途に応じて様々な材料を適用することが可能である。また、パネル部１１を使用しないない三角フレームももちろん本発明に好適である。
【００２７】
図２には、フレーム辺部２０の斜視図が示されている。フレーム辺部２０の連結・結合部２１を挟んでその両端に回転可能の接合部２２が設けられている。図３には、２個のフレーム辺部２０を６０度の角度で取り付けるためのフレーム角部３０であり、その先端には接合部２２を受ける回転自在の接合部３１が設けられる。軸方向に回転駆動させることによって、連結部２１の連結面２３の方向を任意の方向に制御することが可能となる。
【００２８】
図４には、６個の三角フレーム１０の連結により形成された平行四辺形形状の平面構造体が示されている。
【００２９】
第１ないし第６の三角フレームをＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆとし、それぞれの第１の辺、第２の辺、及び第３の辺をそれぞれの符号に１、２、及び３を付加して表す。この場合、第１の三角フレームＡと、該第１の三角フレームＡの第２の辺Ａ２に結合された第２の辺Ｂ２を有する第２の三角フレームＢと、該第２の三角フレームＢの第１の辺Ｂ１に結合された第１の辺Ｃ１を有する第３の三角フレームＣと、該第３の三角フレームＣの第２の辺Ｃ２に結合された第２の辺Ｄ２を有する第４の三角フレームＤと、該第４の三角フレームＤの第１の辺Ｄ１に結合された第１の辺Ｅ１を有する第５の三角フレームＥと該第５の三角フレームＥの第２の辺Ｅ２に結合された第２の辺Ｆ２を有する第６の三角フレームＦとを備え第１の三角フレームＡの第１の辺Ａ１及び第６の三角フレームＦの第１の辺Ｆ１が開放状態になっているときには、第１ないし第６の三角フレームＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆが延展して帯状に延びる平行四辺形形状の平面構造体を形成する。この平面構造体を形成する場合には、各三角フレームの連結角は１８０度であるが、三角フレームの連結角が１８０度より小さくした状態で連続的に連結させた場合には、屈曲しつつ延びる立体構造体を形成することができる。この屈曲状態の三角フレームの構造体を次々に連結することによりらせん状に平面が屈曲しつつ捩じりを有しつつ延びる立体平面構造体を形成することができる。
【００３０】
前記第６のフレームＦの第１の辺Ｆ１と前記第１の三角フレームＡの第１の辺Ａ１とが結合されたときには、八面体形状の立体構造体が形成される。図５には、６個の三角フレーム１０の連結により形成された八面体形状の構造体４０が示されている。３つの前記第３の辺Ａ３、Ｃ３、Ｅ３及びＢ３、Ｄ３、Ｆ３で形成される一対の三角形状の開口を両端に有する立体構造体を構成する。
【００３１】
この構造体では、すべてのフレーム間連結角はα=109.471度となる。
【００３２】
図６には、連結角を図４の構造物における連結角α=109.471度からα=１２５度にし、かつ２個の構造体４０を結合した構造物が示されている。この場合、構造体間の結合角は２５０度としている。
【００３３】
図７には、三角フレームの連結角を１７０度とした構造体を２つ結合した構造物が示されている。本例の場合、２つの構造体間の結合角は３４０度である。構造物をどのような形状とするかについては、求められる用途、機能等に従って、適宜設定することができる。
【００３４】
図８には、帯状に延びるように連なった数珠繋ぎの三角フレームが形成するトラス構造物が示されている。トラス構造物の一例として、三角フレーム間の連結角がα（＝109.471度）、構造体間の結合角が２×γ（＝218.942度）とした、８個の構造体を連結して形成した、トラス構造物５０が示されている。
【００３５】
図９、図１０、図１１、図１２及び図１３は構造物を図８に示す立体構造物の組立状態、あるいは展開状態から、立体構造を解除して、平面構造への展開動作を示す図である。図９から図１３にむけて徐々に立体構造から平面構造への展開が進行している。
【００３６】
すなわち、三角フレームの連結角を順に１１５度、１２５度、１４５度及び１８０度、結合角を順に２３０度、２５０度、２９０度及び３６０度と大きくなっている。図１４はすべての三角フレームが平らに並んだ平面構造物とした展開状態である。図１１、図１３及び図１５はそれぞれ図１０、図１２及び図１４の構造物の一方の端部の拡大図である。
【００３７】
図１６、図１７、図１８及び図１９は、図１４に示す帯状に並んだ平面構造物の三角フレームを回動させて、連結角を大きくして、収納状態とする模様を示している。図１４及び図１５における連結角が１８０度で三角フレームが直線状に並んだ状態から、図１６ないし図１７に示すように構造体を形成する三角フレーム列の連結角を、三角フレームが僅かに折れ曲がり状態となるように例えば１５０度、２１０度、１５０度、２１０度、１５０度となるように連結する。
【００３８】
このように連結角を折曲がり状態が生じるように形成することにより、三角フレーム列が直線状から捻れた状態で連なることが判明する。つぎにさらに、それぞれの三角フレームの回動状態を進行させる。図１８では連結角が順々に２０度、３４０度、２０度、３４０度、２０度となって、三角フレーム列が直線状を維持しつつ、収納状態に推移する模様が示されている。図１９では連結角が順々に０度、３６０度、０度、３６０度、０度となって、三角フレーム列が三角柱の形状に収納される模様が示されている。図１７は図１６の１つの先端部の拡大図である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
この構造物は多数の三角形状のフレームを数珠繋ぎに連結したものであり、収納時には全てのフレームをコンパクトに重ねて折り畳むことが可能であり、展開時にはフレームの辺同士の結合により剛性の高いトラス構造のトラス構造物を形成するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態の一例である三角フレームの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の一例であるフレーム辺部の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態の一例であるフレーム角部の斜視図である。
【図４】本発明の実施形態の一例である平面構造体の展開状態を示す例である。
【図５】本発明の実施形態の一例である立体構造体の展開状態を示す例である。
【図６】本発明の実施形態の一例にかかる図５の立体構造体を２個結合した場合における立体構造物から平面構造物への展開途上の模様を示す例である。
【図７】本発明の実施形態の一例にかかる構造体を２個結合した場合において、立体構造物から平面構造物への展開を図６の状態からさらに進行させた状態を示す図である。
【図８】図５に示す立体構造体を８個結合して構成した柱状の立体構造物の斜視図である。
【図９】図８の立体構造物を本発明の実施形態の一例である構造体を８個結合した場合の第２展開の展開途上の模様を示す図例である。
【図１０】図９の状態からさらに三角フレームを回動させて、平面化を進行させた場合を示す斜視図である。
【図１１】図１０の１つの端部を示す拡大図である。
【図１２】図１１の状態からさらに三角フレームを回動させて、平面化を進行させた状態を示す斜視図である。
【図１３】図１２の１つの端部の拡大図である。
【図１４】図８の立体構造物を簡便に平面構造物に展開した状態を示す斜視図である。
【図１５】図１４の一端部の拡大図である。
【図１６】図１４の平面構造物を収納状態に移行するために三角フレームを回動させて、連結角を小さくした状態を示す斜視図である。
【図１７】図１６の１端部の拡大図である。
【図１８】さちに三角フレームを回動させて、連結角を小さくして折り畳み状態を進行させた状態を示す斜視図である。
【図１９】図８、及び図１４の構造物の収納状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ  第１ないし第６の三角フレーム
Ａ１、Ａ２、Ａ３  第１の三角フレームの第１、第２及び第３の辺
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３  第２の三角フレームの第１、第２及び第３の辺
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  第３の三角フレームの第１、第２及び第３の辺
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３  第１の三角フレームの第１、第２及び第３の辺
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３  第２の三角フレームの第１、第２及び第３の辺
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３  第３の三角フレームの第１、第２及び第３の辺
１０  三角フレーム
１１  パネル部
２０  フレーム辺部
２１  連結・結合部
２２  回転軸部
２３  連結・結合面
３０  フレーム角部
３１  回転軸受部
４０  構造体
５０  トラス構造体
【図１】
2005219533.tif 000003
【図２】
2005219533.tif 000004
【図３】
2005219533.tif 000005
【図４】
2005219533.tif 000006
【図５】
2005219533.tif 000007
【図６】
2005219533.tif 000008
【図７】
2005219533.tif 000009
【図８】
2005219533.tif 000010
【図９】
2005219533.tif 000011
【図１０】
2005219533.tif 000012
【図１１】
2005219533.tif 000013
【図１２】
2005219533.tif 000014
【図１３】
2005219533.tif 000015
【図１４】
2005219533.tif 000016
【図１５】
2005219533.tif 000017
【図１６】
2005219533.tif 000018
【図１７】
2005219533.tif 000019
【図１８】
2005219533.tif 000020
【図１９】
2005219533.tif 000021