(57)【要約】  本発明は、第１の、いわゆる固定部品（７）と第２の、いわゆる可動部品（８）との制御分離を行うための装置（６）に関し、固定部品（７）は、可動部品（８）の可動接続面（１０）と対向する固定接続面（９）を有し、固定部品（７）は、可動部品（８）の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有し、分離装置（６）は、固定接続面（９）と可動接続面（１０）との間で層状（１１）に配置された少なくとも１つの接合剤と、固定部品（７）および可動部品（８）のうち少なくとも１つを加熱するための少なくとも１つの装置（１３）と、加熱装置（１３）を制御するための少なくとも１つのシステム（１４）と、を備える。
2018529569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の、いわゆる固定部品（７）と、第２の、いわゆる可動部品（８）との制御された分離を行うための分離装置（６）であって、上記固定部品（７）は、上記可動部品（８）の可動接続面（１０）と対向する固定接続面（９）を有し、上記固定部品（７）は、上記可動部品（８）の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有し、
上記分離装置（６）は、
上記固定接続面（９）と上記可動接続面（１０）との間で層（１１）として配置された少なくとも１つの結合剤と、
上記固定部品（７）および上記可動部品（８）の少なくとも１つを加熱するための少なくとも１つの加熱装置（１３）と、
上記加熱装置（１３）の少なくとも１つの制御システム（１４）と、
を備える、分離装置（６）。
【請求項２】
上記加熱装置（１３）は、上記可動部品（８）と接触することなく、上記固定部品（７）に取り付けられている、請求項１に記載の分離装置（６）。
【請求項３】
上記結合剤は、上記加熱装置（１３）の加熱温度より低いガラス転移温度を有する、請求項１または２に記載の分離装置（６）。
【請求項４】
上記結合剤は、上記加熱装置（１３）の加熱温度よりも高い熱分解温度を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の分離装置（６）。
【請求項５】
上記加熱装置（１３）は、電気加熱素子（１６ａ、１６ｂ）を備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の分離装置（６）。
【請求項６】
上記結合剤は、Ｈｙｓｏｌ（登録商標）ＥＡ９３２１型の接着剤である、請求項１から５のいずれか１項に記載の分離装置（６）。
【請求項７】
上記固定部品（７）の熱膨張係数は、上記可動部品（８）の熱膨張係数より大きい、請求項１から６のいずれか１項に記載の分離装置（６）。
【請求項８】
上記固定部品（７）は、アルミニウム、またはアルミニウム合金のうち１つから作られ、上記可動部品（８）は、インバー、チタニウム、炭化ケイ素、カーボンファイバー強化ポリマー（ＣＦＲＰ）の材料のうち１つを選択することによって作られる、請求項１から７に記載の分離装置（６）。
【請求項９】
上記固定部品（７）はアルミニウムから作られ、上記可動部品（８）はインバーから作られ、上記固定部品（７）の上記熱膨張係数と上記可動部品（８）の上記熱膨張係数との間の差は、およそ２０・１０−６℃−１である、請求項８に記載の分離装置（６）。
【請求項１０】
上記固定部品（７）と上記可動部品（８）との分離は、２分から１０分の間に行われる、請求項１から９のいずれか１項に記載の分離装置（６）。
【請求項１１】
上記加熱装置（１３）の最高温度は２００℃である、請求項１から１０のいずれか１項に記載の分離装置（６）。
【請求項１２】
上記制御システム（１４）は、制御信号を受信するための無線通信システム（１６）を備える、請求項１から１１のいずれか１項に記載の分離装置（６）。
【請求項１３】
上記固定部品（７）および上記可動部品（８）は円筒型である、請求項１から１２のいずれか１項に記載の分離装置（６）。
【請求項１４】
上記固定部品（７）と上記可動部品（８）は直接接触していない、請求項１から１３のいずれか１項に記載の分離装置（６）。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の分離装置（６）の、宇宙発射装置、宇宙探査機、衛星、ミサイルへの利用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの部品を分離するための装置に関し、特に、限定はされないが、宇宙飛行体の分野で用いられる、２つの部品を分離するための装置に関する。特に、本発明は、軌道に乗ったとき、例えば打ち上げ用の収容位置から作動位置または解放位置に展開されること、すなわち、固定状態から自由状態に展開されることが意図された付属物または装着物（ソーラーパネルまたはラジエータ等）を備える衛星に関する。また、本発明は、衛星の可動装着物、すなわち、衛星が軌道に乗ったときに動かすことが意図された装着物であって、例えば打ち上げ中にはしっかり固定されるべき装着物に関する。
【０００２】
特定の実施形態によれば、本発明は、衛星の付属物または装着物の積み重ねの展開および／または解放システムであって、いかなる機構をも含まず、信頼性があり、かさばらず、重大な衝撃を生じず、安価に製造できる、積み重ねの展開および／または解放システムを提案する。
【背景技術】
【０００３】
積み重ねの展開および／または解放システムとして、例えば、点火システム、すなわち、接続部を破壊するために燃焼を伴うシステム、または複雑な機械システム、または分離される部品を加熱することによって分離するシステムを用いた積み重ねの展開および／または解放システムが既に存在する。
【０００４】
点火システムは、数々の問題を引き起こす。具体的には、燃焼中、衝撃および振動が発生し得る。これにより、衛星の装着物、特に、精密測定のための装着物が損傷を受ける恐れがある。さらに、点火システムは、通常、宇宙へ投棄されるであろう破片を発生させる。このことは、特に、高感度機器、例えば、光学機器または遠距離通信用の光学機器が衛星に取り付けられている場合に望ましくなく、当該高感度機器が破片によって損傷を受ける、または汚染される恐れがある。最後に、点火システムは、高価な配線の設置を伴う。
【０００５】
文献ＵＳ６，２９９，１０５は、衛星の展開可能構造物を展開するための分離装置の例を挙げている。当該展開可能構造物は、複合材料から作られたパネルに、金属基材を介して、取り付けられている。一旦切り離されると、衛星は、その環境によって、一連の温度上昇および温度低下を伴う複数の熱サイクルにさらされる。金属基材は、変形の影響下で、所定の回数の熱サイクルの後、疲労によって壊れるように設計されている。
【０００６】
この解決策には、いくつかの欠点がある。具体的には、金属基材の疲労は、制御されておらず、衛星の環境条件に依存している。このため、展開可能構造物の分離時間を、正確には決定することができない。さらに、決して分離が不適当な時間に行われないようにするために、装置の構成要素の信頼性は、高くなくてはならず、このことは、装置の製造コストを増加させる。この解決策において、環境の熱サイクルが数時間以内に分離を引き起こすのに十分であるように、衛星は地球低軌道（ＬＥＯ）に配置されなければならない。この解決策は、対地静止軌道（ＧＥＯ）の場合には不適切である。なぜなら、分離が完了するのに数日かかる温度差であるためである。
【０００７】
文献ＪＰ２００９−０６６６７８は、他の解決策を提案している。この解決策において、ネジは、２つの構成要素間の接続を提供する。当該ネジは、２つの構成要素を互いに固定しておくために、ネジ山の付いた同軸の穴に挿入される。加熱手段は、当該構成要素のうち１つの温度を上昇させる。その結果、当該構成要素のうち１つの穴のネジ山が広がる。すると、当該ネジが、加熱された構成要素に固定されなくなることによって、当該２つの構成要素の分離が可能となる。
【０００８】
主要な欠点は、加熱された構成要素から一旦解放されたネジが、この構成要素の穴から離れないことがあり得ることである。したがって、ネジが加熱された構成要素の穴から確実に離れるようにするために、さらなる手段が提供されなければならない。さらに、ネジは、２つの構成要素の分離が一旦行われると更なる機能を有さない付加的部品であり、重量および費用を不必要に増加させる。
【０００９】
最後に、文献ＦＲ２９４７８０８は、２つの接続された構成要素のうち１つを急激に加熱することに基づく分離装置を提案している。当該２つの構成要素は、ピン、または結合によって接続されている。第１構成要素は化学的熱源（この場合はテルミット）によって加熱されるが、当該熱源から熱的に絶縁された第２構成要素は加熱されない。第１構成要素の表面温度の急激な上昇（１．４秒でおよそ３００℃）の影響下で、第１構成要素は、第２構成要素から離れるように変形し、これにより、分離が行われる。
【００１０】
この解決策の欠点は、温度を上昇させる工程が一旦開始されると、必要な場合に、その工程を停止することができなくなるということである。これは、例えば、当該工程が意図せずに開始された場合において、緊急停止ができないということである。さらに、この解決策では、加熱する構成要素の１つの面において温度上昇を制御する必要があり、制御なしでは、分離を引き起こすには不十分な変形が起こる。これが、加熱された構成要素の他の面に熱が移動しないように、温度上昇が急激（およそ数秒のみ）でなければならない理由である。したがって、加熱される構成要素における熱伝導も抑えなければならないため、加熱される構成要素の材料の選択に制限がある。さらに、このような急激な上昇は、かさばり、かつ高額な絶縁手段が設置されない限り、分離装置の周囲に配置された装着物に損傷を与える恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、宇宙分野に特に適した、特に前述の欠点を克服した、新たな、２部品の分離装置が必要とされている。
【００１２】
そのために、本発明は、分離が制御されて予測可能な、信頼性のある、費用を増加させない、周辺の装着物に損傷を与えない、いかなる破片をも生じない、および嵩を増加させない小型である、分離装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の態様によれば、本発明は、第１の、いわゆる固定部品と、第２の、いわゆる可動部品とを有する制御された分離装置を提案する。上記固定部品は、上記可動部品の可動接続面と対向する固定接続面を有する。さらに、上記固定部品は、上記可動部品の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する。このため、上記分離装置は、
上記固定接続面と上記可動接続面との間で層状に配置された少なくとも１つの結合剤と、
上記固定部品および上記可動部品のうち少なくとも１つを加熱するための少なくとも１つの装置と、
上記加熱装置の少なくとも１つの制御システムと、
を備える。
【００１４】
分離は、このように、加熱装置の利用中の、固定部品および可動部品の変形の差に基づく。上記分離装置により、環境とは関係なく、かつ変形サイクルを実行することなく、制御された方法で、固定部と可動部との分離を行うことが可能になる。
【００１５】
上記加熱装置は、上記可動部品と接触することなく上記固定部品に取り付けられていてもよい。その結果、可動部品は直接加熱されない。温度差と熱係数の差との組み合わせにより、固定部品と可動部品との間の変形の差が増加し、分離をさらに促進する。
【００１６】
好ましくは、上記結合剤は、上記加熱装置の加熱温度より低いガラス転移温度を有する。その結果、結合剤層は軟化し、その機械的強度を弱める。さらに、上記結合剤は、上記加熱によって完全に破壊されないように、上記加熱装置の上記加熱温度より高い熱分解温度を有してもよい。
【００１７】
例えば、上記加熱装置は、電気加熱素子を備える。当該電気加熱素子は、安価であり、設置および制御が容易である。電気式加熱素子は、例えば、固定部品、および／または可動部品の周囲に容易に巻くことが可能なワイヤである。
【００１８】
上記結合剤は、例えば、Ｈｙｓｏｌ（登録商標）ＥＡ９３２１型の接着剤である。
【００１９】
実施形態によれば、上記固定部品の熱膨張係数は、上記可動部品の熱膨張係数より大きい。このため、分離を促進するために、加熱装置を固定部品に配置することにより、固定部品は、可動部品よりも大きく変形する。
【００２０】
上記固定部品は、アルミニウムまたはアルミニウム合金のうち１つから作られ、上記可動部品は、インバー、チタニウム、炭化ケイ素、カーボンファイバー強化ポリマー（ＣＦＲＰ）の材料のうち１つを選択することによって作られてもよい。上記固定部品はアルミニウムから作られ、かつ上記可動部品はインバーから作られる場合、上記固定部品の上記熱膨張係数と上記可動部品（８）の上記熱膨張係数との差は、およそ２０・１０−６℃−１である。
【００２１】
例えば、上記固定部品と上記可動部品との分離は、２分から１０分の間に行われる。また、例えば上記加熱装置の最高温度は、２００℃である。
【００２２】
実施形態によれば、上記制御システムは、制御信号を受信するための無線通信システムを備える。これにより、例えば地球から遠隔で加熱装置を起動することが可能になる。
【００２３】
加熱装置の影響による温度上昇が、放射により上記部品内において略均一に起こるように、上記部品および上記可動部は円筒型であってもよい。
【００２４】
上記固定部品と上記可動部品は、直接接触していても、していなくてもよい。
【００２５】
第２態様によれば、本発明は、上述されたような分離装置の、宇宙発射装置、宇宙探査機、衛星、ミサイルへの利用を提案する。
【００２６】
本発明の他の利点は、図面を伴う、本発明の特定の実施形態の説明を考慮すれば、明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】装着物一式が取り付けられた本体を備える衛星であって、当該装着物が収容位置にある衛星の斜視図である。
【図２】装着物が展開位置にある、図１における衛星の図である。
【図３】第１実施形態にかかる分離装置の第１部品の三次元図である。
【図４】第１実施形態の分離装置の第２部品の三次元図である。
【図５】図３における第１部品と、図４における第２部品とを備える分離装置の断面図である。
【図６】図５における装置の斜視図である。
【図７】分離装置を加熱するための装置の概略図である。
【図８】図３における第１部品に取り付けられた、図７における加熱装置の図である。
【図９】図５に類似する、第２実施形態の分離装置の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１および図２は、装着物一式が取り付けられた本体２を備える宇宙飛行体（この場合、衛星１）を示す。当該装着物の少なくとも１つは、本体２に対して可動である。
【００２９】
可動装着物は、例えば、アンテナ３、アーム４、およびソーラーパネル５を含む。これら可動装着物はそれぞれ展開可能、すなわち、折り畳み位置（図１）と展開位置（図２）との間で、本体２に対して可動である。当該折り畳み位置（図１）では、衛星１の打ち上げに適した小型形状を提供するために、当該可動装着物は衛星の本体２に対して収容されている。また、当該展開位置（図２）では、衛星が宇宙に放たれた後に当該可動装着物を使用するため、当該可動装着物は本体２から離れる方向に移動している。
【００３０】
ここで注目しておきたいのは、ソーラーパネル５は列状に取り付けられており、２つの列が衛星１の本体２の反対側の２つの面に形成され、２つの連続して隣接するパネル５間に関節部が形成されている、ということである。ソーラーパネル５が折り畳み位置にある場合、ある列の各パネル５は、同じの列の別のパネル５に対して蛇腹状に収容される。
【００３１】
したがって、展開可能な装着物のそれぞれに対して、衛星１は、１つ以上の制御分離装置６を使用する必要がある。これにより、一方では、折り畳み位置にある展開可能な装着物、および機構を保持することが可能となり、ならびに、他方では、それらを展開位置に移動させることが可能となる。
【００３２】
また、可動装着物には、動作装着物が含まれていてもよい。当該動作装着物は、非作動状態、および作動状態になることが意図されている。当該非作動状態にあるとき、動作装着物は、本体２に対して固定される（例えば、衛星の打ち上げ中）。また、当該作動状態にあるとき、動作装着物は、本体２に対して可動である（例えば、衛星が軌道に乗っているとき）。また、このような機構と本体２との間には１つ以上の分離装置６が必要とされる。これにより、動作装着物を非作動状態にしておくこと、および動作装着物を作動状態にするために解放すること、が可能となる。
【００３３】
分離装置６は、第１の、いわゆる固定部品７、および第２の、いわゆる可動部品８を備え、固定部品７および可動部品８はそれぞれ、関節部において、衛星１の構造に固く固定される。固定部品７は、例えば、衛星の本体２に固く固定されてもよい。その場合、可動部品８は、展開可能な装着物に固く固定される。変形例において、固定部品７は、ソーラーパネル５に固く固定されてもよい。このとき、可動部品８は、同じ列の隣接するソーラーパネル５に固く固定される。固定部品７および可動部品８を本体２、または展開可能な装着物のうち１つに取り付けるために、いかなる種類の手段が用いられてもよい。
【００３４】
固定部品７および可動部品８は、宇宙での要件に適合する強力な結合剤を介して組み立てられる。特に、当該結合剤は、打ち上げ中にも、その後の宇宙においても、衛星１の環境によってほとんど、または、全く影響を受けない物理的特性を有する。
【００３５】
より具体的には、固定部品７は、可動部品８の可動接続面１０と協働するように意図された固定接続面９を有する。固定接続面９は可動接続面１０と対向し、結合剤層１１が２つの接続面９と１０との間に配置されている。固定接続面９は、可動接続面１０に適合する。すなわち、固定接続面９および可動接続面１０の形状および大きさが、２つの面９および１０を、結合剤層１１を介して互いに接触するように配置することを可能にしている。
【００３６】
したがって、一例によれば、図３から図８に示すように、２つの接続面９および１０は、平面である。この例によれば、２つの部品７および８は、互いに直接接触していない。すなわち、固定部品７と可動部品８との間には、結合剤層１１の介在なしに、直接接触する面はない。この構成により、２つの部品７および８を合わせた機械的強度を特に最適化することが可能になる。
【００３７】
図９に示す別の実施形態によれば、固定部品７は、いわゆる雄部であり、可動部品８は、いわゆる雌部である。接続面９および１０は、補完的なテーパ形状を有し、結合剤層１１は、接続面９と接続面１０との間に挿入されている。テーパ形状の頂点における角度は、例えば約４５°である。さらに、この構造では、２つの接続部品７および８は、直接接触していてもよい。例えば、固定部品７は、接触面９’を含み、可動部品８は接触面１０’を含む。接触面９’および接触面１０’は、結合剤層１１の介在なしに、互いに直接接触するのに適合した形状を有する。例えば、２つの接触面９’および１０’は、実質的に平面である。以下に説明されるように、この構成が、２つの部品７および８の分離に寄与する。
【００３８】
結合剤の接着力を調整する、すなわち、増加または減少させるため、また、数種類の結合剤を利用可能にするため、部品７の接続面９および部品８の接続面１０に特定の表面処理が選択的に施される。例えば、接続面９および１０を、それぞれ、結合剤との機械的結合性を変えるために、研磨してもよい。
【００３９】
固定部品７は、可動部品８の熱膨張係数とは異なる膨張係数を有する。例えば、固定部品７は、アルミニウムタイプの、熱膨張係数が非常に高い材料で製造される。一方、可動部品８は、インバー、チタニウム（Ｔｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、または炭素繊維強化ポリマー（ＣＦＲＰ）等の熱膨張係数が非常に低い材料で製造される。しかしながら、可動部品８が、固定部品７の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有するようにしてもよい。１つの目的は、最小限の電力供給で分離を可能にするために、非常に高い膨張係数を有する材料を用いることによって、膨張係数の差を最大化することである。したがって、結合されたアセンブリの破断ひずみに少なくとも等しい熱弾性応力をこのアセンブリにおいて生み出すために、固定部品７の材料と可動部品８の材料との間の熱膨張係数の差は調整されることが好ましい。
【００４０】
また、任意で、分離装置６は、形状記憶の、またはバネを有する１つ以上の予荷重素子１２を備える。当該予荷重素子１２は、固定部品７に固く固定されており、以下に示されるように、２つの部品７と８との分離を補助する。
【００４１】
また、分離装置６は、固定部品７および可動部品８のうち少なくとも１つを加熱するための装置１３と、加熱装置１３の制御システム１４（ＣＯＮ）とを備える。好ましくは、加熱装置１３は、例えば抵抗型の電気加熱素子を備え、かつ制御システム１４は電子式であり、制御システム１４と電気加熱素子との間に有線の接続手段が配置されている。電気加熱素子と制御システム１４との接続を容易にするために、本明細書において提示する例によれば、加熱装置１３は、固定部品７に取り付けられ、制御システム１４は、衛星の本体２に取り付けられる。
【００４２】
本明細書に提示する実施形態によれば、固定部品７の外面は、少なくとも１つの円筒部１５を有する。また、加熱装置１３は、固定部品７の円筒部１５の周囲に螺旋状に巻き付けられた少なくとも１つの電熱線コイル１６を備える。加熱の二重化を実現するために、２つの独立した電熱線コイル１６ａおよび１６ｂが、固定部品７の円筒部１５の周囲に交互に巻き付けられて用いられてもよい。
【００４３】
螺旋形状は、特に、利用可能な電力を用いて望ましい温度を得るために特定の長さのワイヤが必要である、という事実によるものである。したがって、当該螺旋形状は、減縮された空間内に必要な長さを配置することを可能にする。
【００４４】
打ち上げの機械的負荷中に螺旋が同じ位置にとどまるようにするために、２つのコイル１６ａおよび１６ｂは、肩部１９によって片側が、かつ溝部２１に配置された止め輪２０によって反対側が締め付けられて空間に収容される。当該肩部１９および溝部２１は、固定部品７の外面の円筒部１５に形成されている。螺旋１６と円筒１５との間の熱的接触を、伝導を最も効果的にする結合剤によって確実にしてもよい。
【００４５】
また、利用されるコイルまたはコイル１６ａおよびコイル１６ｂは、固定部品７の内部、すなわち、衛星に取り付けられる部分に開口し、固定部品７の円筒部１５に切れ込んだ溝部に配置されてもよい。こうして、加熱されるべき固定部品７のちょうど中心において加熱が行われるため、さらになお効率的である。
【００４６】
固定部品７の円筒部１５に巻きつけられた加熱装置１３からの熱拡散が、固定部品７および可動部品８、特に、円状または環状である固定部品７の接続面９および可動部品８の接続面１０に放射状に均一に広がるように、固定部品７および可動部品８は、少なくとも接続面９および１０に対して回転対称であることが好ましい。これが、低温点が存在する危険性を制限する。
【００４７】
分離装置６は、まず、固定部品７の固定接続面９を、結合剤層１１を介して、可動部品８の可動接続面１０と協働するよう配置することにより、あらかじめ組み立てられる。例えば、結合剤層１１を、固定接続面９および可動接続面１０のうち一方に塗布してもよく、固定接続面９および可動接続面１０のうちの他方を、結合剤層１１に押し付ける。２つの接続面９および１０において結合剤の接着性を得るために、２つの部品７および８を互いに対して押し付ける。変形例において、第１の結合剤層を、固定接続面９に塗布し、第２の結合剤層を、可動接続面１０に塗布してもよい。そして、結合剤層１１を２つの部品７と８との間に形成するために、２つの面９および１０をくっつけ、第１の結合剤層を第２の結合剤層と接触させる。結合剤層１１は、結合剤層１１が可動接続面１０と接触している面積と等しい面積にわたって、固定接続面９と接触していることが好ましい。
【００４８】
その後、あらかじめ組み立てられた分離装置６は、衛星１に設置される。例えば、ネジ穴１７ａにねじ込むことによって、固定部品７は衛星の本体２に固く固定される。また、ネジ穴１７ｂにねじ込むことによって、可動部品８は衛星の展開可能な装着物に固く固定される。衛星１および展開可能な装着物を高温から保護するために、絶縁ワッシャ２２ａおよび絶縁ワッシャ２２ｂが、それぞれ、一方は、衛星の本体２と固定部品７との間に、かつ他方は、展開可能な装着物と可動部品８との間に、挿入されてもよい。
【００４９】
そして、分離装置６は、衛星１に、すなわち、本体２と装着物との間において不動にされるとともに、しっかり固定される。これにより、特に、分離装置６が装着物を折り畳み位置に保持しておかなければならない輸送および打ち上げ段階中に予想される応力に耐えることが可能になる。
【００５０】
分離装置６は、装着物を展開位置に配置するために、適切な時間に解放される。
【００５１】
この目的を達成するために、制御信号が、制御システム１４に送信される。例えば、制御装置１４は、無線通信システム１８（ＳＩＧ）を備える。これにより、例えば地球から送信された制御信号を受信することが可能となる。変形例においては、制御システム１４は、加熱装置１３が所定の時間に作動するように、あらかじめプログラムされてもよい。
【００５２】
制御信号を受信すると、制御システム１４は、加熱装置１３の起動を開始する。固定部品７の温度が上昇するとともに固定部品７が変形し、熱の影響下において固定部品７の体積が増加する。また、可動部品８の温度も、固定部品７から生じる熱移動によって、結合剤層１１を介して加熱されることにより、上昇し得る。分離装置６は、温度サイクルではなく、加熱装置１３によってもたらされる一回の温度上昇のみを利用する。
【００５３】
固定部品７が変形しても可動部品８は変形しないため、結合剤層１１は、応力、特に剪断応力、すなわち、２つの接続面９と１０との間の結合剤層１１の厚さに対して横向きの剪断応力にさらされる。これにより、固定部品７と可動部品８との分離が行われる。
【００５４】
これは、接着性分離、すなわち、結合剤層１１が固定接続面９および可動接続面１０のうち一方のみに接着したままであってもよいし、結合性分離、すなわち、結合剤層１１が少なくとも２つに分裂し、一方が固定接続面９に接着されたままであるとともに、他方が可動接続面１０に接着されたままであってもよい。
【００５５】
任意の予荷重素子１２は、固定部品７と可動部品８とを分離することになる軸方向応力、すなわち、結合剤層１１の厚さ方向の応力を生み出すことによって分離に関与する。予荷重素子１２は、例えば、バネである。当該バネは、分離装置６が不動にされる場合には、固定部品７と可動部品８の可動接続面１０との間で圧縮されるとともに、２つの部品７および８の変形の差によってもたらされる応力によって、および／または熱によって、結合剤層１１が十分に弱化した場合には、伸長する。変形例においては、予荷重素子１２は、加熱装置１３の熱の影響下において伸長して固定部品７と可動部品８との間に軸方向力を加えるピンであってもよい。より正確に言えば、ピンは、固定部品７の膨張係数よりも高い膨張係数を有し、その結果、ピンは、熱の影響下で固定部品７よりも大きく変形して軸方向の力を働かせる。
【００５６】
円錐形の接続面９および１０の例を用いて先に示したように、固定部品７および可動部品８が接触面９’および接触面１０’を介して直接接触する場合、変形の差は、部品７の接触面９’および部品８の接触面１０’に軸方向の力を２つの部品７と８との間に働かせることにより、部品７および部品８の互いからの分離を助ける。
【００５７】
固定部品７と可動部品８との分離が行われると、制御システム１４は、加熱装置１３への電力供給を停止する。この目的を達成するために、停止信号が、通信システム１６によって受信されてもよいし、所定の期間が経過すると停止するようにプログラムされてもよい。
【００５８】
分離装置６によって実現される分離機構は、主に熱膨張係数の差に関係する。実際、例えば、加熱装置１３が固定部品７に取り付けられる場合、加熱装置１３によって発生する熱の影響下で、固定部品７は少なくとも固定部品７の固定接続面９において変形するが、固定部品７が変形しても可動部品８は変形しない。さらに、熱が固定部品７から可動部品８へ移動するため、２つの部品７および部品８内の温度は等しくなく、変形の差をさらにいっそう大きくする。
【００５９】
そして、結合剤層１１は弱化する。すなわち、２つの接続面９と１０との間の結合剤層１１の機械的強度が低下する。
【００６０】
また、分離機構は、他のパラメータ、特に接続面９および接続面１０の状態が結合剤層１１の接着力を高めるかどうか、結合剤層１１の厚さ、および結合剤の性質にも関係し得る。
【００６１】
したがって、固定部品７、結合剤層１１、および可動部品８によって形成されるアセンブリの破断ひずみ、ならびに、分離を行うために加熱装置１３によって固定部品７に加えられる温度を決定するために、一連のパラメータが考慮されなければならない。
【００６２】
ほんの一例として、以下の例は、分離装置６において満足のいくものであった材料の組み合わせを示す。
‐  熱膨張係数の差がおよそ２０・１０−６℃−１である、インバー‐アルミニウム材料の組み合わせ；
‐  熱膨張係数の差がおよそ２・１０−６℃−１である、チタニウム‐イノックス材料の組み合わせ；
‐  熱膨張係数の差がおよそ２４・１０−６℃−１である、アルミニウム‐ＣＦＲＰ材料の組み合わせ、である。
【００６３】
加熱装置１３による加熱温度は、結合剤の熱分解温度未満であるように、すなわち、結合剤がその機械特性および物理的完全性を完全に失う温度を加熱温度が越えないように、選択される。
【００６４】
例えば、当該温度は、結合剤の融解温度未満であるように選択されてもよい。このようにして、結合剤層１１は、融解せず、衛星１の装着物に損傷を与え得る破片の放出を回避する。しかしながら、加熱温度は結合剤のガラス転移温度よりも高いと都合がよい。これにより、結合剤層１１は、熱の影響下において軟化するとともに、弱化する。ガラス転移温度は高い、すなわち、５０℃以上であることが好ましい。
【００６５】
変形例においては、結合剤は、熱硬化性であってもよい。これにより、結合剤は、熱の影響下において軟化せず、反対に、硬化して、より固くなり、ひいては２つの部品７および８の変形の差に対してより脆くなる。このようにして、２つの部品７および８が熱の影響下において変形する一方で、結合剤層１１の剛性が増大することによって、結合層１１まで変形することを妨げる。
【００６６】
このとき、固定部品７と可動部品８との分離は、破片、あるいは、装着物および衛星１に対する汚染をほとんど、または、全く発生させない。
【００６７】
結合剤は、例えば接着剤である。この接着剤は、例えば、エポキシ系の二液型、および／または熱硬化構造の接着剤である。当該接着剤の剪断強度は、要件による。通常、当該剪断強度は、周囲温度において、２０Ｍｐａ（メガパスカル）以上であり得る。また、そのヤング率は、要件に応じて決定され、例えば周囲温度において、１．８Ｇｐａ（ギガパスカル）以上である。
【００６８】
一例として、固定部品７がアルミニウムから作られている場合、可動部品８はインバーから作られており、最大加熱温度は２００℃であり、結合剤はＨｙｓｏｌ（登録商標）ＥＡ９３２１接着剤であり、加熱装置１３によって消費される電力は３００Ｗであり、そして、固定部品７と可動部品８との間の分離を行うためにかかる時間はおよそ２分である。分離時間は、加熱に用いられる電力、および加熱が始まる前の材料の初期温度にもよる。したがって、より低い電力（例えば１５０Ｗ）では、分離時間は、通常、３分から１０分の間であり得る。
【００６９】
しかしながら、分離装置６を解放するためにかかる時間は、特に固定部品７の大きさ、結合剤、ならびに固定部品７および可動部品８に用いられる材料によって調節可能である。このように、分離時間を要件によって調整してもよい。
【００７０】
ひと続きの装着物、すなわち、いくつかの関節部によってひと続きとなった装着物（例えば、ひと続きに取り付けられたソーラーパネル５、アンテナ反射器、展開可能アームまたは器具等）の場合、各関節部に配置された各分離装置６が解放されなければならない。このことは、大型の、またはかなりの重量を有する、または振動に対して非常に高い耐性を要する構造によくあることである。実施形態によれば、残りの装置６に加えられる負荷を次第に増加させるために、解放は逐次実行される。これにより、電力消費を抑えることができる。変形例によれば、一連のパネルがより迅速に展開位置に配置されるように、分離装置６すべてが同時に解放される。
【００７１】
分離は、分離装置６によって完全に制御される。したがって、問題が発生した場合は、加熱装置１３による加熱を停止して分離工程を中断する。分離装置６は、軌道の種類にかかわらず、一様に好適である。これは、衛星の外部環境が分離装置６にほとんど、または、全く影響を及ぼさず、また、分離装置６は、分離装置６の動作に関して当該外部環境に依存していないためである。
【００７２】
さらに、分離装置６は、衛星１の高感度な装着物に損傷を与え得る破片をほとんど、または、全く生み出さない。分離手順は、例えば精密測定のための装着物を保護するために、いかなる衝撃または振動もなく静かに行われる。
【００７３】
分離は、迅速に、数分（例えば２分）のうちに行われるが、現状の技術のように突然には行われない。このことにより、必要であれば、分離工程を停止できるだけでなく、非常に大幅な温度上昇によって損傷を受ける可能性のある装着物に接続された可動部品８への熱の移動を抑えることもできる。
【００７４】
分離装置６は、このように、熱の影響下における固定部品７と可動部品８との変形の差を慎重に利用することに基づく。衛星の環境は、分離に影響を及ぼさない。接続装置６は、温度の上昇および低下を伴う熱サイクルを利用せず、温度の上昇のみを利用する。
【００７５】
さらに、分離装置６は再生することができる。実際、固定部品７の変形、および任意な可動部品８の変形は、可逆的である。一旦加熱が停止されて温度が低下すると、部品７および部品８は、初めの形状に戻る。そのため、分離装置６を再利用するには、接続面９と接続面１０との間に新たな結合剤層１１を塗布するだけでよい。したがって、分離装置６は、地上における試験に特に適している。
【００７６】
また、分離装置６は、衛星と発射装置との間の接合部分、ミサイルまたは発射装置の種々の段の間の接合部分、もしくは探査ミッションの状況の中で分離される装着物またはシステム（例えば、輸送手段またはロボット）を搬送する宇宙探査機において用いられてもよい。
【００７７】
また、分離装置６は、衛星の集合体に用いることもできる。この集合体では、小型のプラットフォームが、付属物の分離点を１つ必要とするものであってもよい。本発明を用いることにより、敏速な開発が容易になり、また信頼性のあるものにすることができる。
【００７８】
また、分離装置６は、ＬＥＯ衛星に用いることもでき、大気圏への再突入段階中に、（本発明にしたがって結合することによって事前に組み立てられた）衛星の構造部品の分離を始動させることによって、寿命末期におけるＬＥＯ衛星の分解を容易にする。
【図１】
2018529569.tif 000003
【図２】
2018529569.tif 000004
【図３】
2018529569.tif 000005
【図４】
2018529569.tif 000006
【図５】
2018529569.tif 000007
【図６】
2018529569.tif 000008
【図７】
2018529569.tif 000009
【図８】
2018529569.tif 000010
【図９】
2018529569.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月28日(2018.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の、いわゆる固定部品（７）と、第２の、いわゆる可動部品（８）との制御された分離を行うための分離装置（６）であって、上記固定部品（７）は、上記可動部品（８）の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有し、
上記分離装置（６）は、
固定接続面（９）と可動接続面（１０）との間で層（１１）として配置された少なくとも１つの結合剤と、
上記固定部品（７）および上記可動部品（８）の少なくとも１つを加熱するための少なくとも１つの加熱装置（１３）と、
上記加熱装置（１３）の少なくとも１つの制御システム（１４）と、を備え、
上記固定部品（７）は、上記可動部品（８）の上記可動接続面（１０）と対向する上記固定接続面（９）を有することを特徴とする、分離装置（６）。
【請求項２】
上記加熱装置（１３）は、上記可動部品（８）と接触することなく、上記固定部品（７）に取り付けられている、請求項１に記載の分離装置（６）。
【請求項３】
上記結合剤は、上記加熱装置（１３）の加熱温度より低いガラス転移温度を有する、請求項１または２に記載の分離装置（６）。
【請求項４】
上記結合剤は、上記加熱装置（１３）の加熱温度よりも高い熱分解温度を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の分離装置（６）。
【請求項５】
上記加熱装置（１３）は、電気加熱素子（１６ａ、１６ｂ）を備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の分離装置（６）。
【請求項６】
上記結合剤は、Ｈｙｓｏｌ（登録商標）ＥＡ９３２１型の接着剤である、請求項１から５のいずれか１項に記載の分離装置（６）。
【請求項７】
上記固定部品（７）の熱膨張係数は、上記可動部品（８）の熱膨張係数より大きい、請求項１から６のいずれか１項に記載の分離装置（６）。
【請求項８】
上記固定部品（７）は、アルミニウム、またはアルミニウム合金のうち１つから作られ、上記可動部品（８）は、インバー、チタニウム、炭化ケイ素、カーボンファイバー強化ポリマー（ＣＦＲＰ）の材料のうち１つを選択することによって作られる、請求項１から７のいずれか１項に記載の分離装置（６）。
【請求項９】
上記固定部品（７）はアルミニウムから作られ、上記可動部品（８）はインバーから作られ、上記固定部品（７）の上記熱膨張係数と上記可動部品（８）の上記熱膨張係数との間の差は、およそ２０・１０-6℃-1である、請求項８に記載の分離装置（６）。
【請求項１０】
上記固定部品（７）と上記可動部品（８）との分離は、２分から１０分の間に行われる、請求項１から９のいずれか１項に記載の分離装置（６）。
【請求項１１】
上記加熱装置（１３）の最高温度は２００℃である、請求項１から１０のいずれか１項に記載の分離装置（６）。
【請求項１２】
上記制御システム（１４）は、制御信号を受信するための無線通信システム（１６）を備える、請求項１から１１のいずれか１項に記載の分離装置（６）。
【請求項１３】
上記固定部品（７）および上記可動部品（８）は円筒型である、請求項１から１２のいずれか１項に記載の分離装置（６）。
【請求項１４】
上記固定部品（７）と上記可動部品（８）は直接接触していない、請求項１から１３のいずれか１項に記載の分離装置（６）。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の分離装置（６）の、宇宙発射装置、宇宙探査機、衛星、ミサイルへの利用。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この解決策の欠点は、温度を上昇させる工程が一旦開始されると、必要な場合に、その工程を停止することができなくなるということである。これは、例えば、当該工程が意図せずに開始された場合において、緊急停止ができないということである。さらに、この解決策では、加熱する構成要素の１つの面において温度上昇を制御する必要があり、制御なしでは、分離を引き起こすには不十分な変形が起こる。これが、加熱された構成要素の他の面に熱が移動しないように、温度上昇が急激（およそ数秒のみ）でなければならない理由である。したがって、加熱される構成要素における熱伝導も抑えなければならないため、加熱される構成要素の材料の選択に制限がある。さらに、このような急激な上昇は、かさばる、かつ高額な絶縁手段が設置されない限り、分離装置の周囲に配置された機器に損傷を与える恐れがある。
ＷＯ２０１５／０１４９４２は、結合剤、加熱器、および制御システムを備える分離装置を開示している。
【国際調査報告】
2018529569.tif 000012
2018529569.tif 000013
2018529569.tif 000014
2018529569.tif 000015