(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体を解放自在に結合する締結ボルトと、
この締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする分離自在な分割ナットと、
この分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第２の位置に案内するボルト解放手段と、
作動流体の給排に応動して前記ボルト解放手段を駆動制御して、前記分割ナットを第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第２の位置に案内して前記締結ボルトの締結及び解放を行う液圧駆動手段と、
この液圧駆動手段に対して前記作動流体を給排制御して駆動制御する作動流体給排手段と
を具備したボルト解放シミュレータ。
【請求項２】
宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体に所定の間隔を有して解放自在に結合される複数の締結ボルトと、
この複数の締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする分離自在な複数の分割ナットと、
この複数の分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第２の位置に案内する複数のボルト解放手段と、
作動流体の給排に応動して前記複数のボルト解放手段を駆動制御して、前記複数の分割ナットを第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第２の位置に案内して前記複数の締結ボルトの締結及び解放を行う複数の液圧駆動手段と、
この複数の液圧駆動手段に対応して配置され、前記作動流体を給排して、該複数の液圧駆動手段を独立して駆動制御する複数の作動流体給排手段と
を具備したボルト解放シミュレータ。
【請求項３】
宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体に所定の間隔を有して解放自在に結合される複数の締結ボルトと、
この複数の締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする分離自在な複数の分割ナットと、
この複数の分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第２の位置に案内する複数のボルト解放手段と、
作動流体の給排に応動して前記複数のボルト解放手段を駆動制御して、前記複数の分割ナットを第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第２の位置に案内して前記複数の締結ボルトの締結及び解放を行う複数の液圧駆動手段と、
この複数の液圧駆動手段に対して前記作動流体を選択的に給排して、前記複数の液圧駆動手段を独立して駆動制御する作動流体給排手段と
を具備したボルト解放シミュレータ。
【請求項４】
前記ボルト解放手段は、前記分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第２の位置を司る位置決め解放部材と前記位置決め解放部材による解放に連動して前記分割ナットの分離を助勢する分割助勢部材を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のボルト解放シミュレータ。
【請求項５】
宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体を解放自在に結合する締結ボルトと、
この締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする分離自在な分割ナットと、
この分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第２の位置を司る位置決め解放部材と前記位置決め解放部材による解放に連動して前記分割ナットの分離を助勢する分割助勢部材を有するボルト解放手段と、
作動流体の給排に応動して前記ボルト解放手段の位置決め解放部材を駆動制御して、前記分割ナットを第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第２の位置に案内して前記締結ボルトの締結及び解放を行う液圧駆動手段と、
この液圧駆動手段に対して前記作動流体を給排制御して駆動制御する作動流体給排手段と、
前記ボルト解放手段の位置決め解放部材の分割ナットの解放に連動して前記分割助勢部材を駆動して前記分割ナットの分離を助勢する分割助勢駆動手段と
を具備したボルト解放シミュレータ。
【請求項６】
宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体に所定の間隔を有して解放自在に結合される複数の締結ボルトと、
この複数の締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする複数の分離自在な分割ナットと、
この複数の分割ナットを螺合位置に位置決めする第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第２の位置を司る位置決め解放部材と前記位置決め解放部材による解放に連動して前記分割ナットの分離を助勢する分割助勢部材を有する複数のボルト解放手段と、
作動流体の給排に応動して前記複数のボルト解放手段の位置決め解放部材を駆動制御して、前記分割ナットを第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第２の位置に案内して前記複数の締結ボルトの締結及び解放を行う複数の液圧駆動手段と、
この複数の液圧駆動手段に対応して配置され、前記作動流体を給排して、該複数の液圧駆動手段を独立して駆動制御する複数の作動流体給排手段と、
前記複数のボルト解放手段の各位置決め解放部材の分割ナットの解放に連動して各分割助勢部材を駆動して前記分割ナットの分離を助勢する複数の分割助勢駆動手段と
を具備したボルト解放シミュレータ。
【請求項７】
宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体に所定の間隔を有して解放自在に結合される複数の締結ボルトと、
この複数の締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする複数の分離自在な分割ナットと、
この複数の分割ナットを螺合位置に位置決めする第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第２の位置を司る位置決め解放部材と前記位置決め解放部材による解放に連動して前記分割ナットの分離を助勢する分割助勢部材を有する複数のボルト解放手段と、
作動流体の給排に応動して前記複数のボルト解放手段の位置決め解放部材を駆動制御して、前記分割ナットを第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第２の位置に案内して前記複数の締結ボルトの締結及び解放を行う複数の液圧駆動手段と、
この複数の液圧駆動手段に対して前記作動流体を選択的に給排して、前記複数の液圧駆動手段を独立して駆動制御する作動流体給排手段と、
前記複数のボルト解放手段の各位置決め解放部材の分割ナットの解放に連動して各分割助勢部材を駆動して前記分割ナットの分離を助勢する複数の分割助勢駆動手段と
を具備したボルト解放シミュレータ。
【請求項８】
さらに、前記ボルト解放手段の動作速度を制御する動作速度制御手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のボルト解放シミュレータ。
【請求項９】
前記動作速度制御手段は、前記液圧駆動手段の作動流体の流路面積を可変設定してなることを特徴とする請求項８に記載のボルト解放シミュレータ。
【請求項１０】
前記動作速度制御手段は、前記液圧駆動手段の動作作動流体量を可変設定してなることを特徴とする請求項８に記載のボルト解放シミュレータ。
【請求項１１】
さらに、前記液圧駆動手段の動作作動流体量を調整する調整機構を設けたことを特徴とする請求項１０に記載のボルト解放シミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば打上ロケットや、アンテナ等の宇宙用の展開構造物等の被締結体の締結保持に使用され、火薬の発生エネルギーにより被締結体の締結を解放する締結ボルトに係り、特にその地上解放試験を行うのに用いられるボルト解放シミュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、宇宙用の展開構造物は、折畳まれた収納形状にて宇宙空間に輸送され、その後、軌道上で収納状態の拘束を解除して所定の形状に展開されて所望の運用に供される。そのため、保持解放手段としては、小型、軽量で信頼性の高い、たとえば図８に示す構造のリリース装置１が知られている( これと類似構造で、同一の機能を有するものが、例えば特開昭６２−２５５３００号公報に記載されている) 。
【０００３】
図８において、２は、宇宙用展開構造物等の被締結体で、この被締結体２の一方には、ベースプレート３を介してケース４が固定され、このケース４の他端側には、火薬燃焼式の圧力発生器５が取付けられている。そして、ケース４内には、複数のナット片に分離された分割ナット６があり、被締結体２を貫通した締結ボルト７が上記分割ナット６と螺合されている。
【０００４】
分割ナット６の外側には、これを拘束する突起８ａを形成したロックピストン８がケース４内を摺動可能に設けられると共に、ロックピストン８の内側には分割ナット６を押し広げ締結ボルト７を押し出すためのセパレータ９が設けられている。
【０００５】
この構成においては、締結ボルト７に螺合された分割ナット６がロックピストン８の突起８ａと系合して拘束されており、締結ボルト７と分割ナット６とで共締めされた被締結体２はその締結状態を維持する。
【０００６】
そして、上記圧力発生器５に充填された図示外の火薬が着火されて燃焼されると、その燃焼圧力によってロックピストン８が左方へ駆動され、それまでの突起８ａによる分割ナット６の拘束を解除する。その結果、セパレータ９によって格径力を受ける分割ナット６が外側に開く一方、セパレータ９が締結ボルト７に衝突することから、締結ボルト７は、分割ナット６との螺合が解かれて押し出される。そして、最終的に締結ボルト７と分割ナット６とによる被締結体２の締結が解除されて両者は分離可能な状態になる。
【０００７】
このような締結体のリリース装置１は、宇宙空間の所定軌道上において作動することになるが、事前に地上での性能確認が必須である。特に、上述したリリース装置１では、燃焼圧力によって駆動されたロックピストン８がベースプレート３に衝突して停止することになるが、その際の衝撃力が展開構造物の解放特性に与える影響や、電子機器など搭載物に対する保護対策を事前に検討する上で、地上でのボルト解放試験は多数回繰返す必要がある。
【０００８】
ところが、上記リリース装置１では、展開構造物に対する検証試験を実施する上で次のような問題を有する。
【０００９】
すなわち、締結ボルト７の解放には、瞬間的に大きなエネルギーを要し、これを得るために火薬を用いていることで、ケース４内に爆発時の残留物が堆積するなど装置自体の再利用が困難であると共に、安全性が劣るという問題を有する。また、リリース装置１の信頼性確保の点から、その製作、試験評価が非常に面倒で、長時間を要し、高価となるという問題を有する。
【００１０】
従って、地上におけるボルト保持解放試験を行う場合、重要であるにも拘わらず、その実施回数に制約を有している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記リリース装置では、繰返しボルト保持開放試験が困難で、安全性が劣るうえ、その製作、評価が非常に面倒で、高価となるという問題を有する。
【００１２】
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、構成簡易にして、簡便な取扱い操作を実現し得、且つ、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験の繰返し実施を実現し得るようにしたボルト解放シミュレータを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体を解放自在に結合する締結ボルトと、この締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする分離自在な分割ナットと、この分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第２の位置に案内するボルト解放手段と、作動流体の給排に応動して前記ボルト解放手段を駆動制御して、前記分割ナットを第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第２の位置に案内して前記締結ボルトの締結及び解放を行う液圧駆動手段と、この液圧駆動手段に対して前記作動流体を給排制御して駆動制御する作動流体給排手段とを備えてボルト解放シミュレータを構成した。
【００１４】
上記構成によれば、作動流体供給手段により、高圧液を液圧駆動手段に給排して駆動制御することにより、ボルト解放手段を動作制御して、締結ボルトの被締結体の締結解放を実現している。これにより、火薬の発生エネルギと同等の高速応答性を確保することが可能となり、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験を繰返し実施することが可能となる。また、これによれば、ボルト解放手段、液圧駆動手段、作動液給排手段を分離自在に組合せ構成することが可能となり、分解、組立作業性が改善され、簡便な取扱い操作が可能となり、模擬実験を効率的に遂行することができる。
【００１５】
また、この発明は、宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体に所定の間隔を有して解放自在に結合される複数の締結ボルトと、この複数の締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする分離自在な複数の分割ナットと、この複数の分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第２の位置に案内する複数のボルト解放手段と、作動流体の給排に応動して前記複数のボルト解放手段を駆動制御して、前記複数の分割ナットを第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第２の位置に案内して前記複数の締結ボルトの締結及び解放を行う複数の液圧駆動手段と、この複数の液圧駆動手段に対応して配置され、前記作動流体を給排して、該複数の液圧駆動手段を独立して駆動制御する複数の作動流体給排手段とを備えてボルト解放シミュレータを構成した。
【００１６】
上記構成によれば、複数の作動流体供給手段により、高圧液を複数の液圧駆動手段にそれぞれ給排して駆動制御することにより、複数のボルト解放手段を動作制御して、複数の締結ボルトの被締結体の締結解放を実現している。これにより、火薬の発生エネルギと同等の高速応答性で、様々な場所に設置された複数個のボルト解放部手段を一括制御やボルト解放タイミング調整が可能となり、検証試験の多様化の促進を図ったうえで、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験の繰返し実施が実現される。また、これによれば、ボルト解放手段、液圧駆動手段、作動液給排手段を分離自在に組合せ構成することが可能となり、分解、組立作業性が改善され、簡便な取扱い操作が可能となり、模擬実験を効率的に遂行することができる。
【００１７】
また、この発明は、宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体に所定の間隔を有して解放自在に結合される複数の締結ボルトと、この複数の締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする分離自在な複数の分割ナットと、この複数の分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第２の位置に案内する複数のボルト解放手段と、作動流体の給排に応動して前記複数のボルト解放手段を駆動制御して、前記複数の分割ナットを第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第２の位置に案内して前記複数の締結ボルトの締結及び解放を行う複数の液圧駆動手段と、この複数の液圧駆動手段に対して前記作動流体を選択的に給排して、前記複数の液圧駆動手段を独立して駆動制御する作動流体給排手段とを備えてボルト解放シミュレータを構成した。
【００１８】
上記構成によれば、作動流体供給手段により、高圧液を複数の液圧駆動手段にそれぞれ給排して駆動制御することにより、複数のボルト解放手段を動作制御して、複数の締結ボルトの被締結体の締結解放を実現している。これにより、火薬の発生エネルギと同等の高速応答性で、様々な場所に設置された複数個のボルト解放部手段を一括制御やボルト解放タイミング調整が可能となり、簡易な構成で、検証試験の多様化の促進を図ったうえで、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験の繰返し実施が実現される。また、これによれば、ボルト解放手段、液圧駆動手段、作動液給排手段を分離自在に組合せ構成することが可能となり、分解、組立作業性が改善され、簡便な取扱い操作が可能となり、模擬実験を効率的に遂行することができる。
【００１９】
また、この発明は、ボルト解放手段を分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第２の位置を司る位置決め解放部材と前記位置決め解放部材による解放に連動して前記分割ナットの分離を助勢する分割助勢部材とを備えて構成した。
【００２０】
上記構成によれば、その位置決め解放部材で分割ナットの分離を許容すると共に、その分割助勢部材で分割ナットの分離を助勢することにより、分割ナットの締結ボルトからの確実な分離を実現して、信頼性の高い確実な被締結体の解放を実現する。
【００２１】
また、この発明は、宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体を解放自在に結合する締結ボルトと、この締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする分離自在な分割ナットと、この分割ナットを前記締結ボルトと螺合する螺合位置に位置決めする第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第２の位置を司る位置決め解放部材と前記位置決め解放部材による解放に連動して前記分割ナットの分割を助勢する分割助勢部材を有するボルト解放手段と、作動流体の給排に応動して前記ボルト解放手段の位置決め解放部材を駆動制御して、前記分割ナットを第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第２の位置に案内して前記締結ボルトの締結及び解放を行う液圧駆動手段と、この液圧駆動手段に対して前記作動流体を給排制御して駆動制御する作動流体給排手段と、前記ボルト解放手段の位置決め解放部材の分割ナットの解放に連動して前記分割助勢部材を駆動して前記分割ナットの分離を助勢する分割助勢駆動手段とを備えてボルト解放シミュレータを構成した。
【００２２】
上記構成によれば、作動流体供給手段により、高圧液を液圧駆動手段に給排して駆動制御することにより、ボルト解放手段の位置決め解放部材を動作制御すると共に、分割助勢駆動手段により、ボルト解放手段の分割助勢部材を駆動して、締結ボルトの被締結体の締結解放を実現している。これにより、火薬の発生エネルギと同等の高速応答性を確保することが可能となり、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験を繰返し実施することが可能となる。また、これによれば、ボルト解放手段、液圧駆動手段、作動液給排手段、分割助勢駆動手段を分離自在に組合せ構成することが可能となり、分解、組立作業性が改善され、簡便な取扱い操作が可能となり、模擬実験を効率的に遂行することができる。
【００２３】
また、この発明は、宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体に所定の間隔を有して解放自在に結合される複数の締結ボルトと、この複数の締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする複数の分離自在な分割ナットと、この複数の分割ナットを螺合位置に位置決めする第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第２の位置を司る位置決め解放部材と前記位置決め解放部材による解放に連動して前記分割ナットの分離を助勢する分割助勢部材を有する複数のボルト解放手段と、作動流体の給排に応動して前記複数のボルト解放手段の位置決め解放部材を駆動制御して、前記分割ナットを第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第２の位置に案内して前記複数の締結ボルトの締結及び解放を行う複数の液圧駆動手段と、この複数の液圧駆動手段に対応して配置され、前記作動流体を給排して、該複数の液圧駆動手段を独立して駆動制御する複数の作動流体給排手段と、前記複数のボルト解放手段の各位置決め解放部材の分割ナットの解放に連動して各分割助勢部材を駆動して前記分割ナットの分離を助勢する複数の分割助勢駆動手段とを備えてボルト解放シミュレータを構成した。
【００２４】
上記構成によれば、複数の作動流体供給手段により、高圧液を各液圧駆動手段に給排して駆動制御することにより、複数のボルト解放手段の各位置決め解放部材を動作制御すると共に、複数の分割助勢駆動手段により、複数のボルト解放手段の各分割助勢部材を駆動して、複数の締結ボルトの被締結体の締結解放を実現している。これにより、火薬の発生エネルギと同等の高速応答性で、様々な場所に設置された複数個のボルト解放部手段を一括制御やボルト解放タイミング調整が可能となり、検証試験の多様化の促進を図ったうえで、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験の繰返し実施が実現される。また、これによれば、ボルト解放手段、液圧駆動手段、作動液給排手段、分割助勢駆動手段を分離自在に組合せ構成することが可能となり、分解、組立作業性が改善され、簡便な取扱い操作が可能となり、模擬実験を効率的に遂行することができる。
【００２５】
また、この発明は、宇宙用の展開構造物の被締結体の締結を解放するボルト解放シミュレータであって、
前記被締結体に所定の間隔を有して解放自在に結合される複数の締結ボルトと、この複数の締結ボルトに螺合され、前記被締結体を結合位置に位置決めする複数の分離自在な分割ナットと、この複数の分割ナットを螺合位置に位置決めする第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させることにより複数に分離されて前記締結ボルトとの螺合が解放される第２の位置を司る位置決め解放部材と前記位置決め解放部材による解放に連動して前記分割ナットの分離を助勢する分割助勢部材を有する複数のボルト解放手段と、作動流体の給排に応動して前記複数のボルト解放手段の位置決め解放部材を駆動制御して、前記分割ナットを第１の位置及び分割ナットを拘束するロックピストンをボルト解放方向に摺動させて第２の位置に案内して前記複数の締結ボルトの締結及び解放を行う複数の液圧駆動手段と、この複数の液圧駆動手段に対して前記作動流体を選択的に給排して、前記複数の液圧駆動手段を独立して駆動制御する作動流体給排手段、前記複数のボルト解放手段の各位置決め解放部材の分割ナットの解放に連動して各分割助勢部材を駆動して前記分割ナットの分離を助勢する複数の分割助勢駆動手段とを備えてボルト解放シミュレータを構成した。
【００２６】
上記構成によれば、作動流体供給手段により、高圧液を複数の液圧駆動手段に給排して駆動制御することにより、複数のボルト解放手段の各位置決め解放部材を動作制御すると共に、複数の分割助勢駆動手段により、複数のボルト解放手段の各分割助勢部材を駆動して、複数の締結ボルトの被締結体の締結解放を実現している。これにより、火薬の発生エネルギと同等の高速応答性で、様々な場所に設置された複数個のボルト解放部手段を一括制御やボルト解放タイミング調整が可能となり、検証試験の多様化の促進を図ったうえで、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験の繰返し実施が実現される。また、これによれば、ボルト解放手段、液圧駆動手段、作動液給排手段、分割助勢駆動手段を分離自在に組合せ構成することが可能となり、分解、組立作業性が改善され、簡便な取扱い操作が可能となり、模擬実験を効率的に遂行することができる。
【００２７】
また、この発明は、さらに、ボルト解放手段の動作速度を制御する動作速度制御手段を備えてボルト解放シミュレータを構成した。
【００２８】
上記構成によれば、その液圧駆動手段、作動液給排手段の構成の簡略化を図ったうえで、ボルト解放部手段のボルト解放タイミングの容易な調整が可能となり、さらに取扱い操作性の簡略化が図れる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１は、この発明の一実施の形態に係るボルト解放シミュレータを示すもので、基本的には、ボルト解放手段を構成するボルト解放部１１と、液圧駆動手段及び作動流体給排手段を構成する液圧アクチュエータ１２から成る。このうちボルト解放部１１は、被締結体２０を貫通した締結ボルト２１を締結する分割ナット２２と、その径方向への分割を常時拘束するためのロックピストン２３、さらに締結ボルト２１の放出時に分割ナット２２の分離を助勢するセパレータ２４などから成り、ロックピストン２３とセパレータ２４が後述するように上記液圧アクチュエータ１２を介して駆動制御される。
【００３１】
他方、液圧アクチュエータ１２は、ボルト解放部１１から締結ボルト２１を切離すための駆動シリンダ部１３、その内部に高圧液を給排するための制御部弁１４、駆動に要する高圧液を常時蓄積するアキュムレータ１５、高圧液を発生するポンプ１６、及び低圧液を蓄える低圧タンク１７から構成されている。
【００３２】
駆動シリンダ部１３は、ボルト解放部１１と共に、フレーム４０を介して被締結体２０の一方の上に固定されたシリンダブロック４１とその内側を摺動するピストン４２から成る。大気側と速通するピストン４２の片面にはロッド４３が設けられ、スペーサ４４を介してボルト解放部１１のロックピストン２３に接触している。他面には液室４５が形成され、制御部弁１４に接続されると共に、ピストン４２の摺動部に設けたシール部４６を介して大気との密封性が保たれるようになっている。また、ロッド４３側には、復帰ばね４７が設けられピストン４２を液室４５側に動かすための圧縮力が作用している。
【００３３】
制御部弁１４は、駆動シリンダ部１３の液室４５に対して圧力液体の供給及び排出を選択的に行う制御ポート５１、アキュムレータ１５に連通する給液ポート５２、低圧タンク１７に接続された排液ポート５３を備えている。そして制御ポート５１を給液ポート５２あるいは排液ポート５３に選択的に接続切換えするための切換弁５４が設けられており、電磁力によって切換弁５４を駆動するように構成されている。
【００３４】
アキュムレータ１５は、その内部を自在に摺動するアキュムレータピストン６１で分離した容器内の一方に高圧の窒素ガス６３を封入し、他方に高圧作動液を蓄える蓄液室６２を形成している。蓄液室６２は上記制御部弁１４の給液ポート５２に連通すると共に、ポンプ１６の吐出口７１と逆止弁７２を介してつながっている。一方、ポンプ１６の吸入口７３はフィルタ７４を介して低圧タンク１７内の低圧液に浸されている。
【００３５】
次に、上記のように構成された液圧アクチュエータ１２の解放動作について述べる。
【００３６】
先ず、液圧アクチュエータ１２は、締結ボルト２１が被締結体２０を結合した状態で、ボルト解放部１１を保持位置で位置決めする。この位置決め状態において、アキュムレータ１５の蓄液室６２には、ポンプ１６からの高圧液が送られ、アキュムレータピストン６１を介して作用する窒素ガス６３の圧縮性を利用して蓄圧される。ここで、制御部弁１４は、高圧液が供給される給液ポート５２が切換弁５４によって閉止され、制御ポート５１と排液ポート５３とが連通している。このため、駆動シリンダ部１３の液室４５は、低圧に保持され、ピストン４２は、片面に設けた復帰ばね４７によって図の位置に停止している。
【００３７】
このようなスタンバイ状態において、制御部弁１４の駆動用電磁コイル５５に励磁信号が与えられると、切換弁５４は、流路切換動作を行い制御ポート５１と給液ポート５２とが連通する。このため液室４５には、高圧流体が供給され、その液圧によってピストン４２が始動し、ロッド４３、スペーサー４４を介してロックピストン２３を駆動する。分割ナット２２外周部からロックピストン２３が外れた瞬間に分割ナット２２は径方向に分離を始めるが、同時にスペーサー４４に押されたセパレータ２４が分割ナット２２の分離を助勢する。さらに、セパレータ２４が締結ボルト２１に衝突することによって、ねじ締結が外れた締結ボルト２１は高速で加速、リリースされると共に、ピストン４２は、ストッパー４１０で停止し動作を完了する。なお、上記駆動シリンダ部１３の出力は、ピストン４２の断面積と液圧の積で得られ、圧力の変更によって出力調整が可能である。
【００３８】
その後、制御部弁１４の復帰用電磁コイル５６に励磁信号を与え、切換弁５４を反転動作させることにより制御ポート５１と排液ポート５３とが連通する。駆動シリンダ部１３の液室４５から高圧流体が低圧タンク１７へと流出するため、ピストン４２は、復帰ばね４７によって停止状態に戻される。なお、切換弁５４の反転動作では、電磁力による高速駆動を必要としないことから、手動など他の方法で行うことも可能である。
【００３９】
さらに、ボルト解放部１１のケース２５を外すことにより、分割ナット２２と締結ボルト２１とを、再度締結状態に戻すことができるため、新たな解放検証試験を繰返し実施することができる。この時、液圧アクチュエータ１２は、火薬を用いていないことにより、その分解、再組立が不要であり、作動流体を処理したり、再組立時に空気をパージする等の煩雑な作業を行うことなく、繰返し使用ができる。
【００４０】
このように、上記ボルト解放シミュレータは、駆動シリンダ部１３、制御部弁１４、アキュムレータ１５、及びポンプ１６より構成される液圧アクチュエータ１２とボルト解放部１１を分離配置して、この液圧アクチュエータ１２によりボルト解放部１１を作動することにより、締結ボルト２１から分割ナット２２を分離するように構成した。
【００４１】
これによれば、作動流体として用いた液体は、非圧縮性であり、アキュムレータ１５内に蓄積した高圧液を瞬時にボルト解放部１１に供給することにより、火薬の発生エネルギと同等の高速応答性が実現できるため、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験の実施が実現される。
【００４２】
また、これによれば、液圧アクチュエータ１２は、装置の小型、簡素化が可及的に図れて、その組立て作業を含む取扱い性の簡略化が図れ、しかも、駆動シリンダ部１３の出力増加のための高圧化も容易に図れて、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験が実現される。
【００４３】
そして、これによれば、ボルト解放検証試験に要請される繰返し使用に対する特性の再現性が良好であるうえ、ボルト解放部１１と液圧アクチュエータ１２とを分離できる構造のため、ボルト解放部１１の分解、再組立における作業性が向上し、地上でのボルト解放試験の効率向上などが期待できる。
【００４４】
なお、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、例えば上記駆動シリンダ部１３を、図２に示すように構成することが可能である。この図２においては、前記図１と同一部分については、同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００４５】
すなわち、この実施の形態では、ピストン４２と同軸的にセパレータ２４を助勢駆動する分割助勢駆動手段を配設したもので、ボルト解放部１１の分割ナット２２を保持拘束するロックピストン２３は、上述した形態と略同様にロッド４３、スペーサ４４を介してピストン４２で駆動される。そして、締結ボルト２１の放出を助勢するセパレータ２４は、シリンダブロック４１に組付けた上記分割助勢駆動手段を構成する補助駆動部４８によって駆動される。
【００４６】
補助駆動部４８は、例えば補助シリンダ４８１内に設けた補助ばね４８２と、この付勢力をセパレータ２４に伝達するための補助ロッド４８３から構成され、セパレータ２４には補助ばね４８２の圧縮荷重が常時作用してる。このうち補助ロッド４８３は、シリンダブロック４１、ピストン４２、ロッド４３及びスペーサ４４の中心軸上を貫通するように形成され、液室４５の液圧を封止するためのシール部４８４が備えられる。
【００４７】
このようなセパレータ２４を駆動する分割助勢駆動手段を備えることにより、ピストン４２に係合したロックピストン２３が液圧で駆動されるのと連動して、セパレータ２４が分割ナット２２を押し広げ締結ボルト２１を押し出すように機能する。そのため、ロックピストン２３とセパレータ２４とが時間差無く同時に駆動でき、従来例での火薬を用いた場合の特性を完璧に模擬することが可能になる。
【００４８】
さらに、外部から補助ばね４８２の荷重を調整することにより、例えば宇宙空間における様々な外乱を考慮したボルト解放検証試験が遂行でき、構造物の地上模擬試験の運用の多様化が図れる。なお、補助ばね４８２の替わりに、液室４５から導いた液圧や、全く別系統の液圧を用いた構成としても同様の機能、効果が得られる。
【００４９】
また、上記各実施の形態では、締結ボルト２１を１個用いて被締結体２０を結合保持するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、例えば図３及び図４に示すように締結ボルト２１を複数個用いて、被締結体２０を所定の間隔を有して結合保持して、この複数の締結ボルト２１を、例えば時間差を持たせて解放させたり、各種の形態での解放試験を実施するように構成することも可能である。但し、図３及び図４においては、前記図１と同一部分について、同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５０】
すなわち、図３においては、複数のボルト解放部１１、１１…が各駆動シリンダ部１３、１３…と共に被締結体２０に所定の間隔を有して固定配置され、この各駆動シリンダ部１３、１３…には、個別の配管５０、５０…を介して各制御部弁１４、１４…の制御ポート５１、５１…が連結される。そして、各制御部弁１４、１４…の給液ポート５２、５２…は、１組のアキュムレータ１５とポンプ１６にそれぞれ接続されており、液圧アクチュエータ１２のシステム圧力を集中的に制御している。
【００５１】
また、各制御部弁１４、１４…の駆動用電磁コイル５５、５５…は、コントローラー５７からの信号に応じて励磁できるように構成されており、コントローラー５７は、信号出力のタイミングを自由に設定できるようになっている。これにより、各駆動シリンダ部１３、１３…に対する高圧液の給排のタイミングを調整でき、ボルト解放部１１、１１…のそれぞれの作動が制御可能になる。なお、各制御部弁１４、１４…をそれぞれ対応する駆動シリンダ部１３、１３…に取りつけ、１組のアキュムレータ１５と制御部弁１４、１４…間を配管５０、５０…でつなぐ構成でも同様な機能が得られる。
【００５２】
上記構成によれば、駆動シリンダ部１３、１３…と制御弁部１４、１４…とをそれぞれ配管５０、５０…で接続したので、システムレイアウトの自由度が増し、様々な場所に設置された複数個のボルト解放部１１、１１…を一括制御することが可能になる。特に、配管５０、５０…に可撓性のホースを用いれば組立作業の効率化が図られ、レイアウト変更にも容易に対応できる等、機動性に優れる。
【００５３】
そして、これによれば、１組のアキュムレータ１５とポンプ１６を用いていることから、システム圧力の制御が容易で動作信頼性の点で有利である。さらに、コントローラー５７により駆動シリンダ部１３、１３…の動作応答時間を制御できるので、複数本のボルト放出のタイミングを同期させたりずらしたりすることが可能で、ボルト締結された被締結体２０に対する影響や挙動を調査するシミュレータとして良好な機能を発揮できる。
【００５４】
また、図４においては、前記図３と同じく、複数個のボルト解放部１１、１１…が各駆動シリンダ部１３、１３…と共に被締結体２０に所定の間隔を有して固定配置され、この各駆動シリンダ部１３、１３…には、個別の配管５０、５０…を介して１組の制御部弁１４、アキュムレータ１５及びポンプ１６に接続されている。この場合、１つの制御部弁１４の制御ポート５１を経由して各駆動シリンダ部１３、１３…に高圧流体を供給するため、各々の配管５０、５０…の長さを揃えておけば複数本のボルト放出を確実に同期制御することができる。
【００５５】
また、図３の形態で説明したようにそれぞれのボルト解放のタイミングをずらしたい場合には、制御部弁１４から各配管５０、５０…を経由して各駆動シリンダ部１３、１３…に連通する回路中に、それぞれ流路面積の異なる絞り４９、４９…を挿入することで実現できる。例えば配管５０の流路を絞ることにより、駆動シリンダ部１３の液室４５への流量が制御され他の液室４５、４５…に比べて圧力が低下するため、ピストの動作速度を遅くすることができる。
【００５６】
図５は、上記絞り４９、４９…の流路面積に対するピストン４２、４２…の応答特性の変化を模式的に示したもので、絞り４９、４９…を外部から調整可能な可変絞りとすることにより、ボルト解放部１１、１１…の応答特性を変化させることができる。
【００５７】
上記構成によれば、駆動シリンダ部１３、１３…と制御部弁１４とをそれぞれ配管５０、５０…で接続したので、システムレイアウトの自由度が増し、被締結体２０の様々な場所に設置された複数個のボルト解放部１１、１１…を一括制御することが可能である。また、駆動シリンダ部１３、１３…に対応する数の制御部弁１４を備える必要がなく、安価で構造的に簡素化できる上、複数本のボルト解放を確実に同期制御でき動作信頼性の点で有利である。さらに、配管５０、５０…中に設けた絞り４９、４９…により駆動シリンダ部１３、１３…の動作応答時間を制御できるので、複数本の締結ボルト２１、２１…放出のタイミングをずらすことが可能で、ボルト締結された被締結体２０に対する影響や挙動を調査するシミュレータとして良好な機能を発揮できる。
【００５８】
また、上記駆動シリンダ部１３、１３…の動作応答時間を変化させる手段としては、上記配管５０、５０…中に絞り４９、４９…を設けて、この絞り４９、４９…の作用により動作応答時間を変化させる構成に限ることなく、例えば図６に示すように構成してもよい。但し、図６においては、複数の駆動シリンダ部１３、１３…が略同様に構成されることで、１つの駆動シリンダ部１３を取出して説明する。
【００５９】
すなわち、駆動シリンダ部１３の液室４５には、連通するダンパー１８が取付けられる。このダンパー１８は、ダンパーシリンダ９１内を自在に摺動するダンパーピストン９２を備える。このダンパーピストン９２は、大気に連通される空気室９３に収容され、この空気室９３には、ストッパー９５がダンパーピストンの９２の背面に対向して形成される。そして、このダンパーピストン９２の他面と空気室間には、復帰ばね９４が係着される。これにより、ダンパーピストン９２は、その前面側に液室４５の圧力が作用され、その背面側に復帰ばね９４の付勢力が付与される。
【００６０】
上記構成により、制御部弁１４からの高圧液が液室４５に供給されると、まず動作抵抗の小さいダンパーピストン９２が移動し、ストッパー９５で停止するまでの間、液室４５内に流入した流量が費やされる。このダンパーピストン９２が停止した時点で液室４５a 内の圧力が立ち上がり、ピストン４２が高速で駆動される。従って、ダンパーピストン９２の移動量を増すほどピストン４２の応答時間を遅らせることができる。この後、液室４５内の液圧を低下させることによって、ピストン４２とダンパーピストン９２がそれぞれ復帰ばね４７、９４の付勢力により元の位置に復帰される。
【００６１】
さらに、複数個の駆動シリンダ部１３、１３…に対してダンパーピストン９２、９２…の移動量の異なるダンパー１８、１８を取付けることにより、ボルト解放のタイミングを非同期化させることができる。図７は、上記ダンパーピストン９２、９２…の移動量とピストン４２、４２…の応答特性の関係を示したもので、前述の図５の場合とは異なりピストン４２、４２…の移動速度を一定にでき、ピストン４２、４２…が始動するまでの時間を変化させることが可能である。
【００６２】
また、ダンパーシリンダー９１、９１…に取付けられたストッパー９５、９５…の位置をねじ等で変更できるように調整機構を介して配設し、この調整機構を介して移動調整自在に構成してもよい。これによれば、ストッパー９５、９５の配置位置を調整機構を介して移動調整して、ダンパーピストン９２、９２…の移動量を外部から調整することにより、ボルト解放部１１、１１…の応答時間を簡便に調節できる。
【００６３】
さらに、ダンパー１８、１８…は、駆動シリンダ部１３、１３…に直接取付けなくても、制御部弁１４との間の各配管５０、５０…途中に設けても同様の機能が得られる。また、さらに上記絞り４９、４９…と組合わせることで、より高精度な動作応答時間の調整が実現される。
【００６４】
なお、上記図３、図４及び図６の各実施の形態においては、上記図２で説明した分割助勢駆動手段をセパレータ２４に対応して組合せ配置するように構成することも可能である。これにより、締結ボルト２１の被締結体２０からの分離動作の確実化の促進が図れて、さらに有効な効果が期待される。
【００６５】
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることは勿論である。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、構成簡易にして、簡便な取扱い操作を実現し得、且つ、信頼性の高い安全なボルト解放検証試験の繰返し実施を実現し得るようにしたボルト解放シミュレータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係るボルト解放シミュレータの構成を示した断面図である。
【図２】この発明の他の実施の形態に係るボルト解放シミュレータの要部構成を示した断面図である。
【図３】この発明の他の実施の形態に係るボルト解放シミュレータの構成を示した構成図である。
【図４】この発明の他の実施の形態に係るボルト解放シミュレータの構成を示した構成図である。
【図５】図４のピストンの応答特性の調整動作を説明するために示した特性図である。
【図６】この発明の他の実施の形態に係るボルト解放シミュレータの要部構成を示した断面図である。
【図７】図６のピストンの応答特性の調整動作を説明するために示した特性図である。
【図８】従来のボルト解放部を備えたリリース装置を示した断面図である。
【符号の説明】
１１  …  ボルト解放部。
２０  …  被締結体。
２１  …  ボルト。
２２  …  分割ナット。
２３  …  ロックピストン。
２４  …  セパレータ。
２５  …  ケース。
２６  …  ベースプレート。
１２  …  液圧アクチュエータ。
１３  …  駆動シリンダ部。
４１  …  シリンダブロック。
４２  …  ピストン。
４３  …  ロッド。
４４  …  スペーサ。
４５  …  液室。
４６  …  シール部。
４７  …  復帰ばね。
４８  …  補助駆動部。
４８１  …  補助シリンダ。
４８２  …  補助ばね。
４８３  …  補助ロッド。
４８４  …  シール部。
４９  …  絞り。
４１０  …  ストッパー。
１４  …  制御部弁。
５０  …  配管。
５１  …  制御ポート。
５２  …  給液ポート。
５３  …  排液ポート。
５４  …  切換弁。
５５  …  駆動用電磁コイル。
５６  …  復帰用電磁コイル。
５７  …  コントローラー。
１５  …  アキュムレータ。
６１  …  アキュムレータピストン。
６２  …  蓄液室。
６３  …  窒素ガス。
１６  …  ポンプ。
７１  …  吐出口。
７２  …  逆止弁。
７３  …  吸入口。
７４  …  フィルター。
１７  …  低圧タンク。
１８  …  ダンパー。
９１  …  ダンパーシリンダー。
９２  …  ダンパーピストン。
９３  …  空気室。
９４  …  復帰ばね。
９５  …  ストッパー。
【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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【図６】
0004162751.tif 000007
【図７】
0004162751.tif 000008
【図８】
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