(57)【要約】【課題】伸展構造物の伸展状態を直接モニタでき、展開途中の伸展状態をもモニタすることができるモニタシステムおよび方法を得る。【解決手段】弾性梁部材に貼付されて弾性梁部材の離間した複数箇所での歪みを測定する複数の歪みゲージと、この歪みゲージからの歪み信号を受けて伸展構造物の伸展状態を表す信号を生成する信号処理装置と、この信号を遠隔地に送信する送信機を備えた伸展構造物のモニタシステム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
畳まれた縮小状態から弾性梁部材の弾性力により伸展状態となる伸展構造物の伸展状態をモニタするために、
上記弾性梁部材に貼付されて上記弾性梁部材の離間した複数箇所での歪みを測定する複数の歪みゲージと、
この歪みゲージからの歪み信号を受けて上記伸展構造物の伸展状態を表す信号を生成する信号処理装置とを備えたことを特徴とする伸展構造物のモニタシステム。
【請求項２】
上記歪みゲージが上記伸展構造物の伸展方向に互いに離間して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の伸展構造物のモニタシステム。
【請求項３】
上記信号処理装置からの信号を遠隔地の受信器に送る送信機を備えたことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の伸展構造物のモニタシステム。
【請求項４】
上記弾性梁部材が少なくとも３本あり、上記歪みゲージが３本の上記弾性梁部材のそれぞれに貼付されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の伸展構造物のモニタシステム。
【請求項５】
上記歪みゲージが３本の上記弾性梁部材の伸展方向の位置に関してそれぞれ異なる位置に貼付されていることを特徴とする請求項４に記載の伸展構造物のモニタシステム。
【請求項６】
畳まれた縮小状態から弾性梁部材の弾性力により伸展状態となる伸展構造物の伸展状態をモニタするために、
上記弾性梁部材の離間した複数箇所での歪みを測定する複数の歪みゲージを伸展構造物に貼付し、
この歪みゲージからの歪み信号を信号処理装置に供給して上記伸展構造物の伸展状態を表す伸展状態信号を生成することを特徴とする伸展構造物のモニタ方法。
【請求項７】
上記伸展状態信号を複数個、あらかじめ上記伸展構造物の複数の伸展状態にそれぞれ対応させて生成してモニタ局に記録して置き、
上記伸展構造物を一旦弾性変形により短縮させて展開現場に搬送し、
上記伸展構造物を展開現場において伸展させて展開現場伸展状態信号を生成し、
この展開現場伸展状態信号をモニタ局に送信し、
展開現場伸展状態信号を上記記録された伸展状態信号と比較して、受信した展開現場伸展状態信号がどの伸展状態信号に対応するかを判断し、もって展開現場における伸展構造物が上記伸展構造物の複数の伸展状態のうちのどの伸展状態にあるかを知ることを特徴とする請求項６に記載の伸展構造物のモニタ方法。
【請求項８】
上記伸展構造物を展開現場において伸展させて展開現場伸展状態信号を生成し、
この展開現場伸展状態信号をモニタ局に供給し、
上記伸展構造物と同等の模擬伸展構造物の伸展状態をモニタして模擬伸展構造物伸展状態信号を得て、
上記模擬伸展構造物伸展状態信号を上記展開現場伸展状態信号と比較して、上記模擬伸展構造物伸展状態信号が上記展開現場伸展状態信号に対応したとき、上記模擬伸展構造物の伸展状態が展開現場における伸展構造物の伸展状態にあると判断することを特徴とする請求項６に記載の伸展構造物のモニタ方法。
【請求項９】
上記展開現場が宇宙空間に配置され、上記モニタ局が上記展開現場から遠隔地に配置されていることを特徴とする請求項７あるいは８に記載の伸展構造物のモニタ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は伸展構造物のモニタシステムおよびモニタ方法、特に弾性縦梁により伸縮可能な伸展構造物の展開状態をモニタする伸展構造物のモニタシステムおよびモニタ方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば人工衛星等の宇宙機に搭載され宇宙空間で伸展させて、様々なセンサあるいはソーラーセイルを取り付けて支持する伸展マスト、あるいはスパイラルアンテナとして使用される伸展構造物が知られている。このような伸展構造物は、例えば３本の弾性縦梁を備え、この各縦梁をコイル状に弾性変形されて縮小され、各縦梁の復元によって柱状に伸展するものである。伸展構造物は、リールに巻かれた引索によって弾性復元力に抗して縮小状態に保持され、引索を開放したときに弾性縦梁の弾性復元力によって伸展状態になる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このような伸展構造物の展開状態をモニタするために、伸展構造物を縮小状態に維持しあるいは展開速度を制御するための引索を利用して、全展開時に引策が巻きつけてあるリールから離れるように構成し、引索が離れたことをマイクロスイッチで検出して、伸展構造物が全展開状態になったと判断するモニタシステムが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特公平６−１３７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような引索を利用したモニタシステムにおいては、引索のリールからの離脱を検出しているだけで、伸展マスト等の伸展構造物の展開状態が直接モニタされていない。従って、引索がリールから離れたが、伸展構造物が何らかの理由で完全に展開し終わっていない状態でも、モニタが全展開状態を示すことになる。
【０００６】
また、伸展構造物の展開途中の状態をモニタできないため、万が一伸展構造物の伸展が途中で止まった場合には、どの程度まで展開して止まったのかなどの伸展状態を知ることができない。
【０００７】
このように、従来のモニタシステムでは、伸展構造物の伸展状態を直接モニタすることができず、また伸展構造物の展開途中の状態をモニタすることもできなかった。
【０００８】
従って、この発明の目的は、伸展構造物の伸展状態を直接モニタでき、また伸展構造物の展開途中の伸展状態をもモニタすることができる伸展構造物のモニタシステムおよびモニタ方法を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の伸展構造物のモニタシステムは、畳まれた縮小状態から弾性梁部材の弾性力により伸展状態となる伸展構造物の伸展状態をモニタするために、上記弾性梁部材に貼付されて上記弾性梁部材の離間した複数箇所での歪みを測定する複数の歪みゲージと、この歪みゲージからの歪み信号を受けて上記伸展構造物の伸展状態を表す信号を生成する信号処理装置とを備えたことを特徴とする伸展構造物のモニタシステムである。
【００１０】
またこの発明の伸展構造物のモニタ方法は、畳まれた縮小状態から弾性梁部材の弾性力により伸展状態となる伸展構造物の伸展状態をモニタするために、上記弾性梁部材の離間した複数箇所での歪みを測定する複数の歪みゲージを伸展構造物に貼付し、この歪みゲージからの歪み信号を信号処理器に供給して上記伸展構造物の伸展状態を表す伸展状態信号を生成することを特徴とする伸展構造物のモニタ方法である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の伸展構造物のモニタシステムおよび方法によれば、伸展構造物の伸展状態を直接モニタでき、また伸展構造物の展開途中の伸展状態をもモニタすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１において、この発明の伸展構造物のモニタシステムあるいはモニタ方法を適用できる伸展構造物１は、人工衛星２に搭載された所謂コイラブル伸展マストであって、完全に伸展した伸展状態で示されている。図２には伸展構造物１の伸展状態を拡大して示し、図３には伸展構造物１の縮小状態を拡大して示してある。
【００１３】
図示の例では、伸展構造物１は両端に一対の円板状の端部材３および４を備え、これら端部材３および４の間に複数、たとえば３本の弾性梁部材５１、５２および５３が配置されている。弾性梁部材５１〜５３の両端は、ヒンジ機構６によりそれぞれ端部材３および４の周方向に回動自在に取付けられている。これらの弾性梁部材５１〜５３は、たとえば繊維強化樹脂等の材料で形成された線材状のもので、自由状態では直線状であり、またコイル状に弾性的に変形可能なものである。
【００１４】
弾性梁部材５１〜５３の中間部には、所定の間隔で複数の横部材７が設けられている。横部材７は、図示の例では３本ずつ１組で正三角トラス状に組み合わされてスペーサを構成しており、各頂点部分において弾性梁部材５１〜５３に連結されて弾性梁部材５１〜５３を所定の間隔に保持している。これら３本一組の横部材７の各組は、伸展構造物１の軸方向（長さ方向）に所定の間隔をもって互いに平行に配置されていて、弾性梁部材５１〜５３を１１個の区分に区切っている。
【００１５】
伸展構造物１には、弾性梁部材５１〜５３のうちの隣接する２本と、隣接する２本の横部材７との合計４個の連結部分を結んで、対角状に斜部材８が張設されている。これらの斜部材８には可撓性のワイヤ等が使用されている。
【００１６】
このようなコイラブル形の伸展構造物１は、図１および図２に示すような伸展状態の場合には、各弾性梁部材５１〜５３が直線状となり、また各横部材７がこれら弾性梁部材５１〜５３の間隔を所定の間隔に保持し、また斜部材８がこれらの間に対角状に張設されてトラス状の構造体を構成する。
【００１７】
このように構成された伸展構造物１を短縮して図３に示すような縮小状態にする場合には、弾性梁部材５１〜５３の弾性力に抗して端部材３および４を軸心回りに互いに反対方向に回転させる。すると、弾性梁部材５１〜５３がコイル状に屈曲し、その軸方向の長さが短縮してゆくのである。この場合に、対角状にＸ字状に張設された一方の斜部材８は弛んで屈曲してゆき、他方の斜部材８は張設状態に維持されたまま弾性梁部材５１〜５３がコイル状に屈曲してゆく。また、横部材７は互いに平行な状態のまま伸展構造物１の軸方向に近接してゆき、最終的にはこれら弾性梁部材５１〜５３が互いにほぼ密着したコイル状に屈曲し、また横部材７は互いに平行に重ねられ、この構造物の軸方向の長さが大幅に短縮されて図３に示す縮小状態となる。
【００１８】
縮小状態になった伸展構造物１は、リール９に巻かれた引索１１によって弾性復元力に抗して縮小状態に保持され、引索１１を開放したときに弾性梁部材５１〜５３の弾性復元力によって図１および図２に示す伸展状態になる。
【００１９】
人工衛星２を打ち上げる際には、伸展構造物１は図３の縮小状態にしてロケットに搭載され、人工衛星２が軌道上で放出されてから引索１１を開放して弾性梁部材５１〜５３の弾性復元力により図１あるいは図２の伸展状態に展開させる。
【００２０】
この発明の伸展構造物のモニタシステムは、上述のような畳まれた縮小状態から弾性梁部材５１〜５３の弾性力により伸展状態となる伸展構造物１の伸展状態をモニタするためのものであり、弾性梁部材５１〜５３に接着剤等により取付られて弾性梁部材５１〜５３の離間した複数箇所での歪みを測定する複数の歪みゲージ１０１〜１１１と、この歪みゲージ１０１〜１１１からの歪み信号を信号線１２を通して受入れて、伸展構造物１の伸展状態を表す伸展状態信号を生成する信号処理装置１３とを備えている。
【００２１】
歪みゲージ１０１〜１１１は、伸展構造物１の弾性梁部材５１〜５３の伸展方向、即ち伸展構造物１の長軸方向に互いに離間して設けられている。また、歪みゲージ１０１〜１１１は３本の弾性梁部材５１〜５３のそれぞれに貼付されている。更に、歪みゲージ１０１〜１１１は３本の弾性梁部材５１〜５３の伸展方向の位置に関してそれぞれ異なる位置に貼付されている。
【００２２】
図示の例では、これら３つの配置条件が全て満たされていて、３本の弾性梁部材５１〜５３に合計１１個の歪みゲージ１０１〜１１１が設けられているが、各歪みゲージ１０１〜１１１の位置が伸展構造物１の軸方向の位置に関して重ならないように、しかも３本の弾性梁部材５１〜５３にできるだけ均等に分布されるように配置されている。
【００２３】
このような配置の一例は、図に示すような配置であって、伸展構造物１の全体を、伸展構造物１の軸に直角な面内で横部材７によって構成された三角トラスによって分けた各区分内の３本の弾性梁部材５１〜５３のうちの配置の順番に選んだいずれか１本の弾性梁部材５１〜５３上に歪みゲージ１０１〜１１１のうちの一つが順番に取り付けられている。
【００２４】
このような配置によれば、伸展構造物１の伸展状態が必要かつ充分にモニタできるが、歪みゲージ１０１〜１１１の数および配置は実際の応用状況によって様々に変更することができるが、歪みゲージを１個だけにした場合にはその歪みゲージが取り付けられた弾性梁部材の区分の歪みの状況しかモニタされず、伸展構造物１の伸展状態の把握が不正確になる。
【００２５】
伸展構造物のモニタシステムはまた、信号処理装置１３からの伸展状態信号を送る送信機１４を備えている。伸展構造物１が設置されて伸展される現場としては様々な場所があるが、現場が宇宙である場合には受信器１５を備えたモニタ局１６は、地上あるいは地下に構築された固定建造物および航空機、船舶あるいは車両などの移動体を含めた地上などの遠隔地に設置されるのが一般的である。現場が宇宙の場合、例えば、人工衛星２に搭載した伸展構造物１は、一旦弾性変形により短縮させて、展開現場である宇宙の軌道上に搬送され、伸展構造物１を伸展させる。
【００２６】
宇宙の現場でモニタされて送信機１４から送信された展開現場伸展状態信号は、地上の受信器１５で受信され、あらかじめ伸展構造物１の複数の伸展状態にそれぞれ対応させて生成してモニタ局に記録して置いた複数個の伸展状態信号と比較される。この比較により、受信した展開現場伸展状態信号がどの伸展状態信号に対応するかを判断し、もって展開現場における伸展構造物１が伸展構造物１の複数の伸展状態のうちのどの伸展状態にあるかを知ることができる。このように、各歪みゲージ１０１〜１１１毎に、展開状態と歪値の校正データを取得して伸展状態信号として記録し、この記録した伸展状態信号１７と、展開現場の伸展構造物１の歪みゲージ１０１〜１１１から得た展開現場伸展状態信号とを比較することで、マストの展開状態を直接モニタすることができる。
【００２７】
或る場合には、比較すべき基準の伸展状態信号を生成する際に予測した伸展状態と異なる想定外の伸展状態が展開現場で現れることがある。このような伸展状態が現われると、展開現場から送られてきた展開現場伸展状態信号と比較すべき基準の伸展状態信号が無いことになり、展開現場での伸展状態が把握できない。
【００２８】
このような場合には、地上で伸展構造物１と同等の模擬伸展構造物の伸展状態を、この発明の伸展構造物のモニタシステムと同等のシステムによってモニタして模擬伸展構造物伸展状態信号を得て、この模擬伸展構造物伸展状態信号を、受信した展開現場伸展状態信号と比較する。模擬伸展構造物伸展状態信号が展開現場伸展状態信号に対応したとき、模擬伸展構造物の伸展状態が展開現場における伸展構造物の伸展状態にあると判断する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の伸展構造物のモニタシステムの一例を人工衛星に搭載した状態を示す概略斜視図である。
【図２】図１の伸展構造物の伸展状態を示す斜視図である。
【図３】図２の伸展構造物の縮小状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  伸展構造物、２  人工衛星、３、４  端部材、６  ヒンジ機構、７  横部材、８  斜部材、９  リール、１１  引索、１２  信号線、１３  信号処理装置、１４  送信機、１５  受信器、１６  モニタ局、１７  記録した伸展状態信号、５１〜５３  弾性梁部材、１０１〜１１１  ゲージ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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