(57)【要約】      （修正有）【課題】軌道上での人工衛星のセットや再使用が可能であり、放出する人工衛星の形状や大きさに制限が少ない人工衛星の放出装置を提供する。【解決手段】放出される人工衛星に設けたアダプタ１と、人工衛星をアダプタ１の部分で保持する基台２を備えると共に、基台に、弾性体５によって前進方向に付勢された衛星放出用のプランジャ６と、プランジャ６に当接したアダプタ１を把持・解放するクランプ７と、弾性体５に抗して後退させたプランジャ６をその後退位置で拘束するロック機構８を備えた放出装置Ａとしたことにより、軌道上であっても人工衛星を簡単にセットすることができると共に、繰り返し使用することを可能にし、放出する人工衛星の形状や大きさの制約を少なくした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
宇宙空間において宇宙航行体から人工衛星を放出する装置であって、
放出される人工衛星に設けたアダプタと、人工衛星をアダプタの部分で保持する基台を備えると共に、
基台に、弾性体によって前進方向に付勢された衛星放出用のプランジャと、
プランジャに当接したアダプタを把持・解放するクランプと、
弾性体に抗して後退させたプランジャをその後退位置で拘束するロック機構を備えたことを特徴とする人工衛星の放出装置。
【請求項２】
クランプが、プランジャの移動方向に対して回動可能であって、プランジャの後退に伴って後退回動してアダプタを把持すると共に、プランジャの前進に伴って前進回動してアダプタを解放することを特徴とする請求項１に記載の人工衛星の放出装置。
【請求項３】
ロック機構が、プランジャに設けた拘束用孔と、拘束用孔に対して拘束用ピンを係脱させるピン駆動部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の人工衛星の放出装置。
【請求項４】
ロック機構におけるピン駆動部が、内部に充填したパラフィンの固形化と液状化の体積変化に応じて拘束用ピンを移動させるピンプラーであることを特徴とする請求項３に記載の人工衛星の放出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、宇宙空間において、宇宙ステーション等の宇宙航行体から人工衛星を放出するのに用いられる人工衛星の放出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、人工衛星を放出する装置としては、例えば、非特許文献１に記載されたようなものがあった。非特許文献１に記載の装置は、ロケット打ち上げ時において、主衛星に対して小型衛星（ピギーバック衛星）を保持し、主衛星の軌道上で小型衛星を分離するものであって、小型衛星の四隅の支柱から伸ばした足を分離機構側の爪で把持する構造になっている。分離機構は、ナイロン線で可動部を固縛することで小型衛星を機械的に把持した状態でラッチをかけ、小型衛星を分離する際には、ナイロン線を溶断することでばね力によりラッチを外し、押し出しばねにより小型衛星を放出するようになっている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】ＩＳＡＳ／ＪＡＸＡ２００７  Ｓｐａｃｅ  Ｕｔｉｌｉｚ  Ｒｅｓ，２３（２００７）、ｐ．１ １ ７−１ ２０、『超小型衛星用分離機構システムの落下棟無重力試験とＭ−Ｖロケットによる軌道上実証』
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記したような従来の人工衛星の放出装置は、主衛星に搭載した小型衛星を放出するものであるから、打ち上げ前に予め小型衛星をセットしておく必要があると共に、分離時にはナイロン線の溶断すなわち構成部位の破壊を伴うものとなっている。このため、従来の人工衛星の放出装置は、宇宙空間の軌道上での人工衛星のセットや再使用ができないうえに、放出する人工衛星の形状や大きさに制限があるという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、宇宙空間の軌道上であっても人工衛星を簡単にセットすることができると共に、繰り返し使用することが可能であり、放出する人工衛星の形状や大きさの制約を少なくすることができる人工衛星の放出装置を提共することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の人工衛星の放出装置は、宇宙空間において宇宙航行体から人工衛星を放出する装置であって、放出される人工衛星に設けたアダプタと、人工衛星をアダプタの部分で保持する基台を福えると共に、基台に、弾性体によって前進方向に付勢された衛星放出用のプランジャと、プランジャに当接したアダプタを把持・解放するクランプと、弾性体に抗して後退させたプランジャをその後退位置で拘束するロック機構を備えた構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【０００７】
また、本発明の人工衛星の放出装置は、より好ましい実施形態として、前記クランプが、プランジャの移動方向に対して回動可能であって、プランジャの後退に伴って後退回動しごアダプタを把持すると共に、プランジャの前進に伴って前進回動してアダプタを解放することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の人工衛星の放出装置によれば、上記構成を採用したことにより、宇宙空間の軌道上であっても人工衛星を簡単にセットすることができると共に、構成部位の破壊を伴わないので繰り返し使用することが可能であり、放出する人工衛星の形状や大きさの制約を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る人工衛星の放出装置の一実施形態において、拘束状態を示す斜視図（Ａ）及び解放状態を示す斜視図（Ｂ）である。
【図２】放出装置のアダプタを説明する正面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。
【図３】放出装置の拘束状態を示す断面図（Ａ）及び解放状態を示す断面図（Ａ）である。
【図４】図３に示す放出装置の筐体をロック機構側から見た説明図である。
【図５】放出装置のプランジャを説明する正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて、本発明の人工衛星の放出装置の一実施形態を説明する。
図１に示す放出装置Ａは、放出される人工衛星Ｓに設けたアダプタ１と、人工衛星Ｓをアダプタ１の部分で保持する基台２を備えており、例えば、宇宙ステーション等の宇宙航行体のプラットフォームＰに設置され、宇宙空間における軌道上で人工衛星Ｓを装着し、その人工衛星Ｓを放出する。
【００１１】
アダプタ１は、図２に示すように角筒状の本体部１Ａを有する部材であって、本体部１Ａの先端に、人工衛星Ｓに接合する取付け面１Ｂを有すると共に、本体部１Ａの基端に、角筒の外接円に相当するフランジ部１Ｃを有し、フランジ部１Ｃに、四方に向けた傾斜面１Ｄを有している。これらの傾斜面１Ｄは、後述するクランプによる把持部分となる。なお、上記のアダプタ１は、人工衛星Ｓと別体でも良いし、予め人工衛星に一体化されたものでも良い。
【００１２】
基台２は、プラットフォームＰに固定する脚部３と、この脚部３により支持した筐体４を備えている。筐体４は、少なくとも人工衛星Ｓの放出方向に開放してあり、この実施形態では、図１に示す如くプラットフォームＰに対して平行な方向を放出方向としている。
【００１３】
また、基台２は、図３に示すように、筐体４の内部に、弾性体５によって前進方向に付勢された衛星放出用のプランジャ６と、プランジャ６に当接したアダプタ１を把持・解放する四個のクランプ７と、弾性体５に抗して後退させたプランジャ６をその後退位置で拘束するロック機構８を備えている。ここで、人工衛星Ｓの放出方向が、プランジャ６の前進方向である。また、筐体４は、その内部に、人工衛星Ｓの放出・反放出方向（図３中で上下方向）の中間部を隔てる隔壁９を有し、この隔壁９には、プランジャ６の一部を挿通させる開口部９Ａが形成してある。
【００１４】
プランジャ６は、軸線部分に相当する内側スリーブ６Ａと、内側スリーブ６Ａの先端（図３中で上端）に設けたインターフェース部６Ｂと、インターフェース部６Ｂの外周に設けた外側スリーブ６Ｃとを同軸状に備えると共に、図５に示すように、外側スリーブ６Ｃよりも内側の位置に、後退方向（図３中で下方向）に突出する四個の拘束用突片６Ｄを備えている。四個の拘束用突片６Ｄは、９０度間隔で配置されている。
【００１５】
このプランジャ６は、内側スリーブ６Ａを隔壁９の開口部９Ａに挿通した状態にして、筐体４に移動可能に収容してあり、内側スリーブ６Ａを中心にして隔壁９とインターフェース部６Ｂとの間に介装した弾性体（圧縮コイルばね）５により、前進方向に付勢されている。また、プランジャ６は、筐体４の開放端に設けた内向きフランジ４Ａによって前進限が決定され、さらに、筐体４との間に嵌装したキー（図示せず）により軸回りの回転が阻止されて、軸方向のみに移動可能である。
【００１６】
クランプ７は、隔壁９よりも放出側において、プランジャ６の四個の拘束用突片６Ｄに対応して９０度間隔で配置してある。これらのクランプ７は、図３に示す如く概略Ｌ字形を成す部材であって、隔壁９側となる一方の片を受け部７Ａ、他方の片を押圧部７Ｂとして、コーナー部分に貫通させた回動軸１１により支持してあると共に、図４に示す如く回動軸１１に装着した捩りコイルばね１２により、図３中の矢印Ｃで示す前進回動方向に付勢され、同図中に仮想線で示す位置にある。このとき、クランプ７は、プランジャ６の拘束用突片６Ｄの後退移動軌跡上に受け部７Ａが突出するように配置してあり、後述するように、人工衛星Ｓを拘束する際にプランジャ６と協働する。
【００１７】
ロック機構８は、図３に示すように、隔壁９よりも反放出側において、プランジャ６に設けた拘束用孔１３と、拘束用孔１３に対して拘束用ピン１４を係脱させるピン駆動部１５を備えている。拘束用孔１３は、プランジャ６の内側スリーブ６Ａに形成してある。
【００１８】
ピン駆動部１５は、隔壁９に装着したブラケット１６に固定してある。このピン駆動部１５は、内部に充填したパラフィンの固形化と液状化の体積変化に応じて拘束用ピン１４を移動させるピンプラーである。すなわち、ピン駆動部１５（ピンプラー）は、拘束用ピン１４と一体化したピストンや、拘束用ピン１４が突出する方向にピストンを付勢する戻しばねなどを内蔵していると共に、ピストンにより隔離された圧力室にパラフィンが充填してあり、このほか、パラフィンの加熱手段などを備えている。
【００１９】
上記のピン駆動部１５は、拘束用ピン１４を突出させて同ピン１４を拘束用孔１３に係合させた状態では、パラフィンが固形化している。そして、通電によりパラフィンを加熱して液状化させると、これに伴うパラフィンの体積膨張によりピストンが移動して拘束用ピン１４を引き込む。これにより、拘束用孔１３から拘束用ピン１４が離脱する。また、ピン駆動部１５は、パラフィンを冷却して固形化する際、ピストンが押し戻されて拘束用ピン１４が突出状態に戻る。つまり、再使用することができる。
【００２０】
また、放出装置Ａは、プランジャ６の内側スリーブ６Ａ及びブラケット１６に、プランジャ６を後退限に移動させた際に互いに連通する通し孔１ ７，１８が設けてあり、これらの通し孔１ ７，１８に仮止めピン１９を貫通させることで、ピン駆動部１５をリセットする際に、プランジャ６を仮止めしておくことができる。
【００２１】
さらに、放出装置Ａは、隔壁９に対してブラケット１６を複数の固定ボルト２０で固定しており、この際、隔壁９とブラケット１６との間に僅かな隙間２１を設けると共に、ブラケット１６に、隔壁９に先端部が当接する調整ボルト２２が設けてある。これにより、ロック機構８による拘束後、調整ボルト２２をねじ込むことで、ブラケット１６を介してプランジャ６を隔壁９側に引き付け、拘束時における部材間のがたつきを阻止する。
【００２２】
上記構成を備えた人工衛星Ｓの放出装置Ａは、人工衛星Ｓに装着したアダプタ１をプランジャ６のインターフェース部６Ｂに当接させる。このとき、放出装置Ａは、アダプタ１の四つの傾斜面１Ｄと、プランジャ６の四つの拘束用突片６Ｄとが対応する向きになっているのであるが、アダプタ１及びインターフェース部６Ｂには、軸回り方向の所定位相のみで互いに係合する凹凸等が設けてあり、これにより人工衛星Ｓの誤装着を未然に阻止し、人工衛星Ｓを正しい向きに装着することができる。
【００２３】
次に、放出装置Ａは、人工衛星Ｓを反放出方向に押し込むと、弾性体５を圧縮しながらプランジャ６が後退し、この後退過程において、図３中に仮想線で示す状態のクランプ７の受け部７Ａに拘束用突片６Ｄが当接して、クランプ７を図３中の矢印Ｃ方向とは逆方向に後退回動させる。これにより、クランプ７の押圧部７Ｂがアダプタ１の傾斜面１Ｄに当接し、プランジャ６が後退限に達した時点で、同クランプ７によりプランジャ６との間でアダプタ１を把持する。
【００２４】
また、上記の如くプランジャ６が後退眼に達した後は、プランジャ６及びブラケット１６の通し孔１７，１８に仮止めピン１９を貫通させてプランジャ６を仮止めする。そして、ピン駆動部１５の拘束用ピン１４をプランジャ６の拘束用孔１３に係合させた後、仮止めピン１９を取り外し、さらに、調整ボルト２２を締めてプランジャ６を完全に拘束する。これにより、人工衛星Ｓは、図３（Ａ）に示すように、基台２に確実に保持される。
【００２５】
上記の人工衛星Ｓを放出する場合には、ピン駆動部１５を作動させるだけで良い。すなわち、ピン駆動部（ピンプラー）１５において、加熱手段によりパラフィンを液状化させると、パラフィンの体積膨張により拘束用ピン１４が移動してプランジャ６の拘束用孔１３から離脱し、プランジャ６の拘束が解除される。すると、今まで圧縮されていた弾性体５の反発力によりプランジャ６が前進し、この前進過程において、クランプ７が図３中の矢印Ｃ方向に前進回動してアダプタ１を解放する。そして、プランジャ６が筐体４の内向きフランジ４Ａに当接する前進限に達するのと同時に、図３（Ｂ）に示すように、プランジャ６とアダプタ１が分離する。これにより、人工衛星Ｓは円滑に且つ速やかに放出される。
【００２６】
このように、上記実施形態で説明した人工衛星Ｓの放出装置Ａは、宇宙空間の軌道上であっても人工衛星Ｓを簡単にセットすることができると共に、構成部位の破壊を伴わないので繰り返し使用することが可能である。また、人工衛星Ｓに設けるアダプタ１を採用したので、放出する人工衛星の形状や大きさの制約が少なくなり、各種の人工衛星Ｓの放出に使用することができる。
【００２７】
また、上記の放出装置Ａは、クランプ７が、プランジャ６の移動方向に対して回動可能になっていて、プランジャ６の後退に伴って後退回動してアダプタ１を把持すると共に、プランジャ６の前進に伴って前進回動してアダプタ１を解放するものとなっている。これにより、放出装置Ａは、簡単な装置構成でありながら、人工衛星Ｓのセットや保持をより一層容易に且つ確実に行うことができ、その後には、アダプタ１の円滑な解放動作と人工衛星Ｓの円滑な放出動作を連続的に行うことができる。
【００２８】
さらに、放出装置Ａは、プランジャ６の拘束用孔１３と、拘束用孔１３に対して拘束用ピン１４を孫脱させるピン駆動部１５を備えたロック機構８を採用したことから、簡単な構成により、プランジャ６及び人工衛星Ｓをより確実に保持すると共に、円滑に放出させるこどができる。また、ロック機構８におけるピン駆動部１５としてパラフィンを内蔵したピンプラーを採用したことにより、例えば弾性体５の反発力が大きく、拘束用ピン１４に作用する剪断応力が大きい場合でも、その力に抗する解除動作を円滑に且つ確実に行うことができる。
【００２９】
本発明の人工衛星の放出装置は、その構成が上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の細部を適宜変更することが可能であり、例えば、各構成部材の形態やクランプ等の機能部の数などを変更することができ、また、ピン駆動部にはソレノイド式の手段などを使用することも可能である。
【符号の説明】
【００３０】
Ａ    放出装置
Ｓ    人工衛星
１    アダプタ
２    基台
５    弾性体
６    プランジャ
７    クランプ
８    ロック機構
１３  拘束用孔（ロック機構）
１４  拘束用ピン（ロック機構）
１５  ピン駆動部（ロック機構：ピンプラー）
【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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