JP7410544B2

JP7410544B2 - 折り畳みブーム

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Publication number: JP7410544B2
Application number: JP2019190304A
Authority: JP
Inventors: 秋人渡邊
Original assignee: Sakase Adtech Co Ltd
Current assignee: Sakase Adtech Co Ltd
Priority date: 2019-10-17
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2024-01-10
Anticipated expiration: 2039-10-17
Also published as: JP2021066188A

Description

本発明は、たとえば、人工衛星や探査機のアンテナや太陽電池パネル等の宇宙構造物や地上構造物等、種々の構造物の構造材に用いられるブームに関する。

従来のブームとしては、本出願人は、既に、特許文献１に記載のようなブームを提案している。このブームは、閉断面構造の円筒状部材を備え、円筒状部材は、中心軸線方向に折り畳むための折り目部を有し、折り目部によって複数のパターンに分割され、中心軸線と平行方向に折り畳んだ収縮形態と、折り目部を開いて円筒状に伸展させた伸展形態とをとることが可能となっている伸縮構造物において、複数のパターンを、形状を保持する剛性を有すると共に、平面形態と円筒状部材の円筒形態の一部を構成する湾曲形態とに弾性変形可能な弾力性を有する硬質部によって構成し、前記折り目部を変形自在の軟質部によって構成したものであった。

特許第６４３３００６号公報

上記ブームは、閉断面構成でありながら、折り畳み収納可能で、弾性力で自己伸展する自己伸展ブームであったが、折り畳み形態を保持する必要があった。

本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、自己伸展力があり，さらに、折り畳み形態及び伸展形態の２形態で安定して自己保持可能な双安定性を備えた折り畳みブームを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、
折り畳み形態と、一軸方向に伸びる伸展形態と、の２形態で安定して保持される双安定性のブーム本体を有する折り畳みブームであって、
前記ブーム本体は、弾性を有する複数の単位の筒状構成要素が第１のヒンジ要素を介して一方向に連結され、
各筒状構成要素は、伸展形態の前記ブーム本体の中心軸を含む面によって第１の弾性変形要素と第２の弾性変形要素に２分割され、前記第１の弾性変形要素と前記第２の弾性変形要素が可撓性の第２のヒンジ要素を介して連結された構成で、
前記第１の弾性変形要素は、四角形状の弾性薄板であって、伸展方向には直線状に延び、かつ伸展方向と直交方向には前記第２の弾性変形要素と反対側が凸面となるように円弧状に湾曲する第１の１湾曲形態と、伸展方向と直交方向には直線状に延び、かつ伸展方向には前記第２の弾性変形要素と反対側が凸面となるように円弧状に湾曲する第１の２湾曲形態と、の２形態を安定して保持することが可能で、
前記第２の弾性変形要素は、四角形状の弾性薄板で、伸展方向には直線状に延び、かつ伸展方向と直交方向には前記第１の弾性変形要素と反対側が凸面となるように円弧状に湾曲する第２の１湾曲形態と、伸展方向と直交方向には直線状に延び、かつ、伸展方向には、前記第１の弾性変形要素と反対側が凹面となるように、前記第１の弾性変形要素とは逆方向に湾曲する第２の２湾曲形態と、の２形態を安定して保持することが可能となっており、
隣接する筒状構成要素は、前記第１の弾性変形要素と前記第２の弾性変形要素が、互いに逆配置となるように配列されていることを特徴とする。
折り畳み形態では、筒状構成要素の、第１の弾性変形要素を第１の２湾曲形態に、第２の弾性変形要素を第２の２湾曲形態に変形させ、各筒状構成要素が第２のヒンジ要素を介して、第１の弾性変形要素の湾曲面に対して、第２の弾性変形要素の湾曲面が嵌るように重ねる。これにより、筒状構成要素が、湾曲する第１の弾性変形要素と第２の弾性変形要素が扁平に重なった二重構造の湾曲形態で安定形態となる。
この状態では、筒状構成要素の端辺が直線状で、第１のヒンジ要素が直線状となり、隣接する湾曲形態の筒状構成要素が、第１のヒンジ要素にて折り曲げ可能となる。互いに隣合う筒状構成要素は、第１の弾性変形要素と第２の弾性変形要素の位置が互いに反対側に位置するので、湾曲形態の筒状構成要素の湾曲面は交互に逆側に凸となるように湾曲し、第１のヒンジ要素を介してジグザグ状に折り曲げれば、湾曲形態の筒状構成要素の湾曲面が互いに重なり合い、安定して保持されることになる。
折り畳み形態では、各筒状構成要素の湾曲形態が安定して保持されているので、ブーム本体全体が安定して折り畳み形態に保持される。
折り畳み形態から伸展時には、たとえば、扁平な湾曲形状に保持された一つの筒状構成要素の折り畳み形態を筒状に変形させると、弾性的に不安定となって、折り畳み形態から他方の安定形態である伸展形態に向けて弾性的に復元を開始し、屈曲した直線的に延びる連結部が開いて隣の折り畳まれた筒状構成要素も伸展形態に復元を開始し、各筒状構成要素が一気に伸展形態に移行する。

また、他の発明は、
折り畳み形態と、一軸方向に伸びる伸展形態と、の2形態で安定して保持される双安定
性のブーム本体を有する折り畳みブームであって、
前記ブーム本体は、第１の弾性変形要素と第２の弾性変形要素が、可撓性の第１のヒンジ要素を介して一方向に交互に順番に連結される構成で、
前記第１の弾性変形要素は、四角形状の弾性薄板であって、伸展方向には直線状に延び、かつ伸展方向と直交方向には円弧状に湾曲する第１の１湾曲形態と、伸展方向と直交方向には直線状に延び、かつ伸展方向には前記第１湾曲形態の湾曲面と同じ側が凸となるように円弧状に湾曲する第１の２湾曲形態と、の２形態を安定して保持することが可能で、
前記第２の弾性変形要素は、四角形状の弾性薄板で、前記伸展方向には直線状に延び、かつ伸展方向と直交方向には円弧状に湾曲する第２の１の湾曲形態と、伸展方向と直交方向には直線状に延び、かつ、伸展方向には前記第２の１の湾曲形態とは逆方向に湾曲する第２の２湾曲形態と、の２形態を安定して保持することが可能となっていることを特徴とする。
本発明は、上記発明と異なり、構成単位が閉断面の筒状構成要素ではなく、第１の弾性変形要素と第２の弾性変形要素の単体によって構成したもので、ブーム本体が開断面の構成となる。
折り畳み形態では、ブーム本体は、第１のヒンジ要素を介してジグザグ状に反転させることにより、隣接する第１の弾性変形要素の第１の２湾曲形態の湾曲面と、第２の弾性変形要素の第２の２湾曲形態の湾曲面が重なり合い、安定して保持されることになる。
伸展させる場合には、折り畳み形態で安定しているブーム本体の端に位置する第１の弾性変形要素あるいは第２の弾性変形要素を、それぞれ第１の１湾曲形態、第２の１湾曲形態に移行させれば、第１の弾性変形要素あるいは第２の弾性変形要素が伸展方向に延びる断面円弧状の半筒形状となり、隣接する第１の弾性変形要素あるいは第２の弾性変形要素
に、次々に変形が伝播して、伸展方向に延びる半円筒状の第１の１湾曲形態，第２の１湾曲形態に弾性変形し、ブーム本体が直線状の伸展形態に自己伸展し、伸展形態で安定して保持される。

第１の弾性変形要素は、繊維基材に樹脂を含浸させた繊維強化樹脂によって構成され、
前記繊維基材は、繊維の配向方向が前記伸展方向に対して互いに逆方向に斜めに交差させたクロス基材とすることができる。
第２の弾性変形要素は、繊維基材に樹脂を含侵させた繊維強化樹脂によって構成され、前記繊維基材は、繊維の配向方向が伸展方向と平行方向に延びるシートと、伸展方向に対して直交方向に延びるシートを積層した異方性の基材とすることができる。
前記繊維基材の構成する糸は、炭素繊維を用いることができる。
特に、繊維基材を構成する糸は、開繊糸とし、ブーム本体は、繊維基材に樹脂を含浸させた繊維強化樹脂シートを複数層積層した積層構造とすれば、層の数を変えることで、ブーム本体の特性を段階的に変えることができる。
また、応用例として、第１の弾性変形要素と前記第２の弾性変形要素のうちの、少なくとも一方に、薄膜太陽電池を貼付して太陽電池パドルとして利用することができる。
また、ブーム本体を、２次元または３次元の構造物の構造材として利用することもできる。

本発明によれば、自己伸展力があり，さらに、折り畳み形態及び伸展形態の２形態で安定して自己保持可能な双安定性を備えた折り畳みブームを実現することができる。

図１は本発明の実施形態１に係る折り畳みブームの一例を示すもので、（Ａ）は伸展形態の斜視図、（Ｂ）は折り畳み収納形態の斜視図である。（Ａ）は伸展形態のブーム本体の筒状構成要素２個分の部分斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の筒状構成要素の分解斜視図、（Ｃ）は折り畳み形態の筒状構成要素２個分の部分斜視図、（Ｄ）は（Ｃ）の筒状構成要素の分解斜視図である。（Ａ）は第１の弾性変形要素を構成するＣＦＲＰシートを示すもので、（Ａ）は繊維基材の繊維の配向方向の説明図、（Ｂ）は積層される複数のＦＲＰシートを示す斜視図、（Ｃ）は積層構造の概略断面図である。（Ａ）は第２の弾性変形要素を構成するＣＦＲＰシートを示すもので、（Ａ）は繊維基材の繊維の配向方向の説明図、（Ｂ）は積層される複数のＦＲＰシートを示す斜視図、（Ｃ）は積層構造の概略断面図である。本発明の折り畳みブームを膜展張用構造物に適用した例を示す図である。本発明の折り畳みブームを利用した太陽電池パドルを示すもので、（Ａ）は折り畳み収納形態、（Ｂ）は伸展過程、（Ｃ）は伸展状態を示す斜視図である。本発明の実施形態２に係る折り畳みブームを示し、（Ａ）は伸展形態を示す斜視図、（Ｂ）は折り畳み過程を示す斜視図、（Ｃ）は折り畳み形態を示す斜視図である。

以下に、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。以下の実施形態は例示的に表すものであり、本発明は、これらの構成に限定されるものではない。
［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る折り畳みブームの全体構成を示すもので、（Ａ）は伸展形態、（Ｂ）は折り畳み形態を示す斜視図である。
すなわち、この折り畳みブーム１は、軸方向に折り畳まれた折り畳み形態１００Ｂと、一軸方向に伸びる伸展形態１００Ａと、の２形態で安定して保持される双安定性のブーム本体１００を備えている。伸展形態１００Ａは、図１（Ａ）に示すように、円筒状に延びる形態で、折り畳み形態１００Ｂは、図１（Ｂ）に示すように、ブーム本体１００を、所定長さ毎にジグザグ状に折り畳んだ形態である。
ブーム本体１００は、弾性を有する同一形状、同一寸法の複数の単位の筒状構成要素１０が、ブーム本体１００の伸展形態において、中心軸Ｎと直交する方向の円形状の端部が、可撓性の第１のヒンジ要素１０１を介して一方向に順番に連結して構成されている。
筒状構成要素１０は、さらに、ブーム本体１００の伸展形態において、ブーム本体１００の中心軸Ｎを含む面によって、半円筒状の第１の弾性変形要素１１と第２の弾性変形要素１２に２分割され、第１の弾性変形要素１１と第２の弾性変形要素１２の側辺同士が可撓性の第２のヒンジ要素１０２を介して連結される構成となっている。

次に、第１の弾性変形要素１１と第２の弾性変形要素１２について、図２を参照して説明する。図２（Ａ）,（Ｂ）は第１の弾性変形要素を示すもので、（Ａ）は第１の１湾曲
形態、（Ｂ）は第１の２湾曲形態を示す図、（Ｃ）,（Ｄ）は第２の弾性変形要素を示す
もので、（Ｃ）は第２の１湾曲形態、（Ｄ）は第２の２湾曲形態を示す図である。
第１の弾性変形要素１１は、四角形状の薄板シートを、ブーム本体１００の伸展方向Ｘと、伸展方向と直交方向Ｙの２方向に湾曲させてくせ付けしたものである。すなわち、伸展方向Ｘには直線状に延び、かつ伸展方向と直交方向Ｙには、対向する第２の弾性変形要素１２と反対側が凸面となるように円弧状に湾曲する第１の１湾曲面Ｗ１１を有する第１の１湾曲形態１１Ａと、伸展方向と直交方向Ｙには直線状に延び、かつ伸展方向Ｘには、第２の弾性変形要素１２と反対側が凸面となるように円弧状に湾曲する第１の２湾曲面Ｗ１２を有する第１の２湾曲形態１１Ｂと、の２形態を安定して保持することが可能となっている。
第１の１湾曲形態１１Ａは、薄板シートのシート面１１ｓが、伸展方向と直交方向に湾曲し、伸展方向Ｘと平行に配置される側辺１１ａ、１１ｂが互いに平行の直線を維持し、伸展方向と直交方向Ｙに配置される端辺１１ｃ,１１ｄが円弧状に湾曲している。第１の
２湾曲形態１１Ｂは、薄板シートのシート面１１ｓが、伸展方向に湾曲し、端辺１１ｃ，１１ｄが互いに平行の直線を維持し、側辺１１ａ，１１ｂが円弧状に湾曲する構成となっている。側辺１１ａ，１１ｂと端辺１１ｃ，１１ｄの両方が湾曲する状態は、力学的に不安定で、第１の１湾曲形態１１Ａか、第１の２湾曲形態１１Ｂのいずれかの形態に安定して保持される。

第２の弾性変形要素１２も、四角形状の薄板シートを、ブーム本体１００の伸展方向Ｘと、伸展方向と直交方向Ｙの２方向に湾曲させてくせ付けしたものである。すなわち、伸展方向Ｘには直線状に延び、かつ伸展方向と直交方向Ｙには、対向する第１の弾性変形要素１１と反対側が凸面となるように円弧状に湾曲する第２の１湾曲面Ｗ２１を有する第２の１湾曲形態１２Ａと、伸展方向と直交方向Ｙには直線状に延び、かつ、伸展方向Ｘには、対向する第１の弾性変形要素１１と反対側が凹面となるように、第１の弾性変形要素１１の第１の２湾曲面Ｗ１２とは逆方向に円弧状に湾曲する逆湾曲面となる第２の２湾曲面Ｗ２２を有する第２の２湾曲形態１２Ｂと、の２形態を安定して保持することが可能となっている。
第２の弾性変形要素１２の第２の１湾曲形態１２Ａは、薄板シートのシート面１２ｓが、伸展方向と直交方向Ｙに湾曲し、側辺１２ａ、１２ｂが互いに平行の直線を維持し、伸展方向と直交方向Ｙに配置される端辺１２ｃ,１２ｄが円弧状に湾曲している。第２の２
湾曲形態１２Ｂは、薄板シートのシート面１２ｓが、伸展方向には逆方向に湾曲し、端辺１２ｃ，１２ｄが互いに平行の直線を維持し、側辺１２ａ，１２ｂが円弧状に逆方向に湾曲する構成となっている。側辺１２ａ，１２ｂと端辺１２ｃ，１２ｄの両方が湾曲する状態は、力学的に不安定で、第２の１湾曲形態１２Ａか、第２の２湾曲形態１２Ｂのいずれかの形態に安定して保持される。
そして、隣接する筒状構成要素１０,１０は、第１の弾性変形要素１１と第２の弾性変
形要素１２が、互いに逆配置となるように、第１のヒンジ要素１０１を介して交互に連結されている。すなわち、一方の筒状構成要素１０の第１の弾性変形要素１１の端辺１１ｃ，１１ｄが、軸方向に対向する他方の筒状構成要素１０の第２の弾性変形要素１２の端辺１２ｃ，１２ｄと連結される。

第１の弾性変形要素１１は、図３に示すように、繊維強化樹脂シート（ＦＲＰシート）１３を、複数枚積層した積層構造となっている。各繊維強化樹脂シート１３は同一構成で、繊維基材１５にマトリックス樹脂１６を含浸させた構成である。
繊維基材１５は、２軸織物組織であり、伸展方向を基準軸線Ｎ１とすると、基準軸線Ｎ１に対して第１軸糸１５ａ及び第２軸糸１５ｂが、互いに反対方向に所定角度θ（配向角）だけ傾斜する構成となっている。配向角としては、４５°としている。
この実施形態では、第１軸糸１５ａ、第２軸糸１５ｂは炭素繊維が用いられ、特に、繊維束を薄く扁平化したに束ねた開繊糸によって構成され、一枚の繊維強化樹脂シート１３の厚さを薄く設定し、複数枚の繊維強化樹脂シート１３を張り合わせてブーム本体１００を構成している。この例では、この繊維強化樹脂シート１３を３層張り合わせた３ｐｌｙ構成となっているが、２層構成、あるいは４層構成以上としてもよい。
開繊糸ではなく、通常の繊維束を用いてもよいが、開繊糸を用いて薄膜化したCFRPの方が、構造設計の自由度が向上すること、より軽量でフレキシブルな構造が得られること、収納伸展に際し応力緩和によるヘタリが生じ難く形状復元力に優れる。

第２の弾性変形要素１２も、図４に示すように、繊維強化樹脂シート（ＦＲＰシート）２３を、複数枚積層した積層構造となっている。各繊維強化樹脂シート２３は繊維基材２５にマトリックス樹脂２６を含浸させた構成であるが、繊維基材２５が、織物ではなく、繊維２５ａを一方向に配向させた構成となっている点で、第１の弾性変形要素１１と異なっている。繊維基材２５としては、基準軸線Ｎ１に対して繊維２５ａの配向角を９０°とした繊維強化樹脂シート２３と、配向角を０°とした繊維強化樹脂シート２３を２枚を重ねた構成となっている。２枚ではなく、配向角が９０°／０°／９０°の３枚の繊維基材を重ねてもよく、いずれも表層(筒形状の外面側）の配向角を９０°とする。
この繊維基材２５の繊維２５ａも、炭素繊維が用いられ、繊維束を扁平に束ねた開繊糸によって構成され、複数枚の繊維強化樹脂シート２３を張り合わせて第２の弾性変形要素１２を構成している。
基材繊維については、本実施形態では炭素繊維が使用されるが、炭素繊維の他に、ガラス繊維、ポリエステル系繊維、フッ素系繊維、アラミド系繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、金属系繊維等を利用可能である。アンテナ等に用いる場合は、導電性の繊維を使用することもできる。
また、マトリックス樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ＰＥＴやＰＢＴなどポリエステル系樹脂、ＰＥＥＫやＰＰＳなどのエンジニアリングプラスチック、ポリイミド系などの耐熱性樹脂等を用いることができる。
第１のヒンジ要素１０１と第２のヒンジ要素１０２は、たとえば、フレキシブルな軟質のフィルムが用いられる。たとえばブーム本体１００の内面及び外面の少なくともいずれか一方の全体を被覆するフィルムに、第１の弾性変形要素１１と第２の弾性変形要素１２を張り付けてもよいし、第１のヒンジ要素１０１と第２のヒンジ要素１０２の周辺のみに張り付けてもよい。第１のヒンジ要素１０１と第２のヒンジ要素１０２で連結される第１の弾性変形要素１１と第２の弾性変形要素１２間の隙間は、狭すぎると折り畳みができなくなり、広すぎると伸展時の剛性が低くなる傾向があり、適切な範囲に設定される。

次に本実施形態のブームの作用について説明する。
折り畳み形態では、筒状構成要素１０の、第１の弾性変形要素１１を第１の２湾曲形態１１Ｂに、第２の弾性変形要素１２を第２の２湾曲形態１２Ｂに変形させ、各筒状構成要素１０が第２のヒンジ要素１０２を介して、第１の弾性変形要素１１の第１の２湾曲面Ｗ１２に対して、第２の弾性変形要素１２の第２の２湾曲面Ｗ２２を嵌るように重ねる。これにより、筒状構成要素１０が、湾曲する第１の弾性変形要素１１と第２の弾性変形要素１２が扁平に重なった二重構造の湾曲形態１０Ｂで安定形態となる。
この状態では、筒状構成要素１０の端辺が直線状で、第１のヒンジ要素１０１が直線状となり、隣接する湾曲形態１０Ｂの筒状構成要素１０が、第１のヒンジ要素１０１にて折
り曲げ可能となる。
互いに隣合う筒状構成要素１０は、第１の弾性変形要素１１と第２の弾性変形要素１２の位置が互いに反対側に位置するので、湾曲形態１０Ｂの筒状構成要素１０の湾曲面は交互に逆側に凸となるように湾曲しているので、第１のヒンジ要素１０１を介してジグザグ状に折り曲げれば、湾曲形態１０Ｂの筒状構成要素１０の湾曲面が互いに重なり合い、安定して保持されることになる。
このようにジグザグ折りする利点としては、巻き取り収納の場合と異なり、ヒンジ要素の歪を相殺することができる。また、連続長のバイアスクロスを用いる必要がなく、クロス材をバイアス（±４５°）方向に切り出して用いることが可能となる。
伸展させる場合には、折り畳み形態で安定しているブーム本体１００の端に位置する筒状構成要素１０について、第１の弾性変形要素１１と第２の弾性変形要素１２を、それぞれ第１の１湾曲形態１１Ａ、第２の１湾曲形態１２Ａに移行させれば、筒状構成要素１０が伸展方向に延びる中空の円筒形態１０Ａとなり、第１のヒンジ要素１０１が開くので、隣接する筒状構成要素１０に次々に変形が伝播し、各筒状構成要素１０が中空の筒形状に弾性変形し、ブーム本体１００が直線状の伸展形態１００Ａに自動的に移行し自己伸展していく。そして、自己伸展形態で安定して保持される。
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の弾性変形要素１１に左右４５°の角度で二方向に繊維を配向させたＣＦＲＰシート、第２の弾性変形要素１２に一方向（０°、９０°）に繊維を配向させた異方性のＣＦＲＰシートを用いることにより、伸展形態と折り畳み形態共に安定で、双安定性を得ることができる。

応用例
図５は、本発明の折り畳みブームを、可撓性の膜を展開する膜展張用の構造物として利用する例を示している。
図示例では、２本のブーム本体１００の一端を四角柱形状の取付部材１２０の互いに直交する２側面に固定し、取付部材１２０からブーム本体１００がＶ字状に延びるように配置し、各筒状構成要素１０の第２のヒンジ要素１０２に沿って三角形状の膜１３０の斜辺を張り付けたものである。
このようにすれば、ブーム本体１００の折り畳み形状に沿って、膜１３０をジグザグ状に折り畳むことができ、ブーム本体１００を伸展させることによって、膜１３０を二次元的に展開することができる。
なお、本発明の折り畳みブームは、このような二次元構造に限定されず、三次元構造の構造物の構造体として利用することができる。

図６は、本発明の折り畳みブームを、太陽電池パドルとして利用する例を示している。図６（Ａ）は折り畳み形態、（Ｂ）は伸展途中、（Ｃ）は伸展形態を示している。
すなわち、図６（Ｃ）に示すように、伸展形態におけるブーム本体１００を、円筒形状ではなく、断面凸レンズ状、または断面紡錘状の筒形状としたものである。
各筒状構成要素１０の第１の弾性変形要素１１と第２の弾性変形要素１２のうちの、少なくとも一方に、薄膜太陽電池セル２１０を貼付し、太陽電池パドルとして利用する例を示している。このように、断面凸レンズ状として第１の弾性変形要素１１と第２の弾性変形要素１２の曲率を小さくすることにより、受光効率を高めることができる。

［実施形態２］
次に、図７を参照して、本発明の実施形態２について説明する。この実施形態は、ブーム本体２００を、閉断面構成ではなく、開断面構成としたものである。以下の説明では、主として上記実施形態と異なる点についてのみ説明するものとし、同一の構成部分については同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
すなわち、ブーム本体２００は、折り畳まれた折り畳み形態２００Ｂと、一軸方向に伸びる伸展形態２００Ａと、の２形態で安定して保持される構成となっている。
ブーム本体２００は、第１の弾性変形要素１１と第２の弾性変形要素１２が、伸展形態において、可撓性の第１のヒンジ要素１０１を介して一方向に交互に順番に連結される構成となっている。
第１の弾性変形要素１１は、四角形状の弾性薄板であって、伸展方向には直線状に延び、かつ伸展方向と直交方向には、円弧状に湾曲する第１の１湾曲面Ｗ１１を有する第１の１湾曲形態１１Ａと、伸展方向と直交方向には直線状に延び、かつ伸展方向には、前記第１の１湾曲面Ｗ１１と湾曲面が同じ方向に凸となるように円弧状に湾曲する第１の２湾曲面Ｗ１２を備えた第１の２湾曲形態１１Ｂと、の２形態を安定して保持することが可能となっている。
また、第２の弾性変形要素１２も、四角形状の弾性薄板で、伸展方向には直線状に延び、かつ伸展方向と直交方向には、円弧状に湾曲する第１の弾性変形要素１１の第１の１湾曲面Ｗ１１と同一形状の第２の１湾曲面Ｗ２１を有する第２の１湾曲形態１２Ａと、伸展方向と直交方向には直線状に延び、かつ、伸展方向には、前記第２の１湾曲形態１２Ａの側辺１２ａ,１２ｂを通る面に対して、第２の１湾曲面Ｗ２１と逆方向に凸となるように
円弧状に湾曲する第２の２湾曲面Ｗ２２を有する第２の２湾曲形態１２Ｂと、の２形態を安定して保持することが可能となっている。
第１の弾性変形要素１１と第２の弾性変形要素１２は、伸展形態において、第１の１湾曲形態１１Ａの向かい合う円弧状の端辺同士が第１のヒンジ要素１０１を介して連結され、折り畳み形態では、第１の弾性変形要素１１の第１の２湾曲面Ｗ１２に対して、第２の弾性変形要素１２の第２の２湾曲面Ｗ２２は、逆向きに凸状に湾曲する形態となる。

次に本実施形態のブームの作用について説明する。
折り畳み形態２００Ｂでは、ブーム本体２００は、隣接する第１の弾性変形要素１１の第１の２湾曲形態の第１の２湾曲面Ｗ１２と、第２の弾性変形要素１２の第２の２湾曲形態１２Ｂの第２の２湾曲面Ｗ２２を、第１のヒンジ要素１０１を介してジグザグ状に反転させることにより、第１の弾性変形要素１１の第１の２湾曲面Ｗ１２に第２の弾性変形要素１２の第２の２湾曲面Ｗ２２が重なり合い、安定して保持されることになる。
伸展させる場合には、折り畳み形態で安定しているブーム本体２００の端に位置する第１の弾性変形要素１１あるいは第２の弾性変形要素１２を、それぞれ第１の１湾曲形態１１Ａ，第２の１湾曲形態１２Ａに移行させれば、第１の弾性変形要素１１あるいは第２の弾性変形要素１２が伸展方向に延びる断面円弧状の半筒形状となり、第１のヒンジ要素１０１が開くので、隣接する第１の弾性変形要素１１あるいは第２の弾性変形要素１２に、次々に変形が伝播して、各構成単位の第１の弾性変形要素１１及び第２の弾性変形要素１２が、伸展方向に延びる半円筒状の第１の１湾曲形態１１Ａ，第２の１湾曲形態１２Ａに弾性変形し、ブーム本体２００が直線状の伸展形態２００Ａに自己伸展し、伸展形態で安定して保持される。
このように、本実施形態２によっても、第１の弾性変形要素１１に左右４５°の角度で二方向に繊維を配向させたＣＦＲＰシート、第２の弾性変形要素１２に一方向（０°、９０°）に繊維を配向させた異方性のＣＦＲＰシートを用いることにより、伸展形態と折り畳み形態共に安定で、双安定性を得ることができる。
なお、この実施形態２の折り畳みブームについても、図５の膜展張用の構造物、図６に記載の太陽電池パドルとして利用することが可能である。
また、本発明の伸展構造物は、上記した実施の形態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内において種々変更を加え得ることはもちろんである。

１折り畳みブーム
１０筒状構成要素、
１０Ａ円筒形態、１０Ｂ湾曲形態
１１第１の弾性変形要素
１１Ａ第１の１湾曲形態、１１Ｂ第１の２湾曲形態
１２第２の弾性変形要素
１２Ａ第２の１湾曲形態、１２Ｂ第２の２湾曲形態
１３繊維強化樹脂シート、１５繊維基材、１６マトリックス樹脂
２３繊維強化樹脂シート、２５繊維基材、２６マトリックス樹脂
１００ブーム本体
１００Ａ伸展形態、１００Ｂ折り畳み形態
１０１第１のヒンジ要素
１０２第２のヒンジ要素
Ｎ中心軸
Ｗ１１第１の１湾曲面、Ｗ１２第１の２湾曲面
Ｗ２１第２の１湾曲面、Ｗ２２第２の２湾曲面
Ｘ伸展方向
Ｙ伸展方向と直交する方向
θ 配向角

Claims

折り畳み形態と、一軸方向に伸びる伸展形態と、の２形態で安定して保持される双安定性のブーム本体を有する折り畳みブームであって、
前記ブーム本体は、弾性を有する複数の単位の筒状構成要素が第１のヒンジ要素を介して一方向に連結され、
各筒状構成要素は、伸展形態の前記ブーム本体の中心軸を含む面によって第１の弾性変形要素と第２の弾性変形要素に２分割され、前記第１の弾性変形要素と前記第２の弾性変形要素が可撓性の第２のヒンジ要素を介して連結された構成で、
前記第１の弾性変形要素は、四角形状の弾性薄板であって、伸展方向には直線状に延び、かつ伸展方向と直交方向には前記第２の弾性変形要素と反対側が凸面となるように円弧状に湾曲する第１の１湾曲形態と、伸展方向と直交方向には直線状に延び、かつ伸展方向には前記第２の弾性変形要素と反対側が凸面となるように円弧状に湾曲する第１の２湾曲形態と、の２形態を安定して保持することが可能で、
前記第２の弾性変形要素は、四角形状の弾性薄板で、伸展方向には直線状に延び、かつ伸展方向と直交方向には前記第１の弾性変形要素と反対側が凸面となるように円弧状に湾曲する第２の１湾曲形態と、伸展方向と直交方向には直線状に延び、かつ、伸展方向には、前記第１の弾性変形要素と反対側が凹面となるように、前記第１の弾性変形要素とは逆方向に湾曲する第２の２湾曲形態と、の２形態を安定して保持することが可能となっており、
隣接する筒状構成要素は、前記第１の弾性変形要素と前記第２の弾性変形要素が、互いに逆配置となるように配列されていることを特徴とする折り畳みブーム。
折り畳み形態と、一軸方向に伸びる伸展形態と、の２形態で安定して保持される双安定性のブーム本体を有する折り畳みブームであって、
前記ブーム本体は、第１の弾性変形要素と第２の弾性変形要素が、可撓性の第１のヒンジ要素を介して一方向に交互に連結される構成で、
前記第１の弾性変形要素は、四角形状の弾性薄板であって、伸展方向には直線状に延び、かつ伸展方向と直交方向には円弧状に湾曲する第１の１湾曲形態と、伸展方向と直交方向には直線状に延び、かつ伸展方向には前記第１の１湾曲形態の湾曲面と同じ側が凸となるように円弧状に湾曲する第１の２湾曲形態と、の２形態を安定して保持することが可能
で、
前記第２の弾性変形要素は、四角形状の弾性薄板で、伸展方向には直線状に延び、かつ伸展方向と直交方向には円弧状に湾曲する第２の１の湾曲形態と、伸展方向と直交方向には直線状に延び、かつ、伸展方向には前記第２の１の湾曲形態とは逆方向に湾曲する第２の２湾曲形態と、の２形態を安定して保持することが可能となっていることを特徴とする折り畳みブーム。
前記第１の弾性変形要素は、繊維基材に樹脂を含浸させた繊維強化樹脂によって構成され、前記繊維基材は、繊維の配向方向が前記伸展方向に対して互いに逆方向に斜めに交差させたクロス基材である請求項１または２に記載の折り畳みブーム。
前記第２の弾性変形要素は、繊維基材に樹脂を含侵させた繊維強化樹脂によって構成され、前記繊維基材は、繊維の配向方向が伸展方向と平行方向に延びるシートと、伸展方向に対して直交方向に延びるシートを積層した異方性の基材である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の折り畳みブーム。
前記第１の弾性変形要素と前記第２の弾性変形要素のうちの、少なくとも一方に、薄膜太陽電池を貼付して太陽電池パドルとして利用する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の折り畳みブーム。
２次元または３次元の構造物の構造材として利用する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の折り畳みブーム。