JPH0794236B2 - 展開構造物 - Google Patents
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- JPH0794236B2 JPH0794236B2 JP1081138A JP8113889A JPH0794236B2 JP H0794236 B2 JPH0794236 B2 JP H0794236B2 JP 1081138 A JP1081138 A JP 1081138A JP 8113889 A JP8113889 A JP 8113889A JP H0794236 B2 JPH0794236 B2 JP H0794236B2
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- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
- E04B1/19—Three-dimensional framework structures
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
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- E04B1/19—Three-dimensional framework structures
- E04B2001/1924—Struts specially adapted therefor
- E04B2001/1927—Struts specially adapted therefor of essentially circular cross section
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- E04B1/19—Three-dimensional framework structures
- E04B2001/1981—Three-dimensional framework structures characterised by the grid type of the outer planes of the framework
- E04B2001/1984—Three-dimensional framework structures characterised by the grid type of the outer planes of the framework rectangular, e.g. square, grid
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、宇宙空間における中大型構造物、すなわち、
大型アンテナ構造、太陽発電衛星、宇宙植民地、宇宙工
場あるいは宇宙基地等に用いることができる展開構造物
に関する。この展開構造物は、また、地上構造物、例え
ば可搬式応急仮設構造物としても用いることができる。
大型アンテナ構造、太陽発電衛星、宇宙植民地、宇宙工
場あるいは宇宙基地等に用いることができる展開構造物
に関する。この展開構造物は、また、地上構造物、例え
ば可搬式応急仮設構造物としても用いることができる。
（従来の技術） 宇宙構造物は、スペース・シャトル等の打上げロケット
によりペイロードとして宇宙へ運ばれる。ペイロードは
打上げロケットの能力により、その体積と重量に制限を
受けるため、できるだけ小さく軽く作られる必要があ
る。中大型の宇宙構造物の代表的な構造様式であるトラ
ス構造の場合、重量的な制限より体積の制限が支配的に
なることが多い。
によりペイロードとして宇宙へ運ばれる。ペイロードは
打上げロケットの能力により、その体積と重量に制限を
受けるため、できるだけ小さく軽く作られる必要があ
る。中大型の宇宙構造物の代表的な構造様式であるトラ
ス構造の場合、重量的な制限より体積の制限が支配的に
なることが多い。
以上の背景のもとで、打上げ時には畳込みによって占め
る体積を小さくし、打上げ後宇宙において展開すること
によって最終形態となる展開構造物が、有望な宇宙構造
の様式として注目されるようになった。
る体積を小さくし、打上げ後宇宙において展開すること
によって最終形態となる展開構造物が、有望な宇宙構造
の様式として注目されるようになった。
巨視的に一次元的なトラス構造は、宇宙基地のキール・
ビームや大型アンテナのブーム等の宇宙構造への適用範
囲が広い。
ビームや大型アンテナのブーム等の宇宙構造への適用範
囲が広い。
このような展開構造物の代表的なものとしては、マーチ
ン・マリエッタ社のボックス・トラスがある。このトラ
スについては次の文献に記載されている。
ン・マリエッタ社のボックス・トラスがある。このトラ
スについては次の文献に記載されている。
Herbert,J.J.et al.,“Technology Needs of Advanced
Earth Observation Spacecraft"NASA CP−3698,Jan.198
4. このトラスは、他の多くの一次元展開構造物と同様に、
骨材の中央部を関節で折曲げることによって、畳込みを
行うようになっている。
Earth Observation Spacecraft"NASA CP−3698,Jan.198
4. このトラスは、他の多くの一次元展開構造物と同様に、
骨材の中央部を関節で折曲げることによって、畳込みを
行うようになっている。
このようなトラスの構成では、オイラー座屈に最も影響
する部材中央部が弱くなるため、展開構造物の剛性の点
で不利である。また、剛性の低下を招かないよう、関節
のロック機構を強力なものとすれば重量増加の弊害が生
じる。
する部材中央部が弱くなるため、展開構造物の剛性の点
で不利である。また、剛性の低下を招かないよう、関節
のロック機構を強力なものとすれば重量増加の弊害が生
じる。
一方、宇宙空間で展開を自動あるいは半自動的に行なう
ためには、メカニズムの信頼性の高いことが要求され、
関節のロック機構も少ないことが望ましいが、前記トラ
スででは基本ユニットあたり４個ものロック機構を必要
とするので好ましくない。
ためには、メカニズムの信頼性の高いことが要求され、
関節のロック機構も少ないことが望ましいが、前記トラ
スででは基本ユニットあたり４個ものロック機構を必要
とするので好ましくない。
そこで、本出願は以上に述べた問題点を解決するため
に、特開昭62−288272号において、関節と関節のロック
機構を極力少なくし、しかも剛性が高く軽量なトラス構
造を提案した。
に、特開昭62−288272号において、関節と関節のロック
機構を極力少なくし、しかも剛性が高く軽量なトラス構
造を提案した。
（発明が解決しようとする課題） しかし、このトラス構造によっても、ロック機構の数、
強度、重量の点で満足できないところがある。
強度、重量の点で満足できないところがある。
よって、本発明はロック機構の数を極限まで少なくし、
しかも強度、重量の点で一層優れた展開構造物を得るこ
とを目的とする。
しかも強度、重量の点で一層優れた展開構造物を得るこ
とを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明の第１の展開構造物は、４つの節点において全体
的に四辺形をなすように連結された第１の組の横骨材
と、これら４つの節点に一端が連結されて、第１の組の
横骨材がなす平面に対し直角をなして立上る４本の縦骨
材とを有し、これらの縦骨材のうちの１本は他の３本よ
り長く形成されるとともに、これら３本の縦骨材は同じ
長さに形成され、上記３本の縦骨材の他端と上記１本の
縦骨材の他の３本の縦骨材と同じ長さの部分とは、４つ
の節点において、全体的に四辺形をなすように第２の組
の横骨材によって連結され、前記１本の長い縦骨材に
は、第２の組の横骨材の節点の直上に隣接するようにス
ライドヒンジがはめられ、このスライドヒンジが、長い
縦骨材の他の３本の縦骨材より長く突出する部分に沿っ
て摺動可能とされ、長い縦骨材と対角線方向に対向する
縦骨材の前記一端の節点とスライドヒンジとが斜骨材に
より連結されていることを特徴とする。
的に四辺形をなすように連結された第１の組の横骨材
と、これら４つの節点に一端が連結されて、第１の組の
横骨材がなす平面に対し直角をなして立上る４本の縦骨
材とを有し、これらの縦骨材のうちの１本は他の３本よ
り長く形成されるとともに、これら３本の縦骨材は同じ
長さに形成され、上記３本の縦骨材の他端と上記１本の
縦骨材の他の３本の縦骨材と同じ長さの部分とは、４つ
の節点において、全体的に四辺形をなすように第２の組
の横骨材によって連結され、前記１本の長い縦骨材に
は、第２の組の横骨材の節点の直上に隣接するようにス
ライドヒンジがはめられ、このスライドヒンジが、長い
縦骨材の他の３本の縦骨材より長く突出する部分に沿っ
て摺動可能とされ、長い縦骨材と対角線方向に対向する
縦骨材の前記一端の節点とスライドヒンジとが斜骨材に
より連結されていることを特徴とする。
また、本発明の第２の展開構造物では、上記第１の展開
構造物において、第１の組の横骨材の面内で４つの節点
が対角線方向に可撓性線材により連結されるとともに、
第２の組の横骨材の面内で４つの節点が対角線方向に可
撓性線材により連結され、さらに斜骨材に連結されてい
ない２本の対向する縦骨材の両端の節点が対角線方向の
可撓性線材により連結されている。
構造物において、第１の組の横骨材の面内で４つの節点
が対角線方向に可撓性線材により連結されるとともに、
第２の組の横骨材の面内で４つの節点が対角線方向に可
撓性線材により連結され、さらに斜骨材に連結されてい
ない２本の対向する縦骨材の両端の節点が対角線方向の
可撓性線材により連結されている。
さらにまた、本発明の第３の展開構造物は、４つの節点
において全体的に四辺形をなすように連結された第１の
組の横骨材と、これら４つの節点に一端が連結されて、
第１の組の横骨材がなす平面に対し直角をなして立上る
４本の等長の縦骨材と、これらの縦骨材の他端における
４つの節点において全体的に四辺形をなすように連結さ
れた第２の組の横骨材と、１本の特定の縦骨材のみにそ
れに沿って摺動自在に嵌められ、通常はその特定の縦骨
材の他端の節点に隣接する位置にあるスライドヒンジ
と、上記１本の縦骨材に隣接する２本の縦骨材の一端の
２つの節点とスライドヒンジとを連結する２本の斜骨材
と、第１、第２の組の横骨材と縦骨材とから構成される
直方体形状の骨組の形状を保持するように節点同士を対
角線方向に連結する可撓性線材とから構成されている。
において全体的に四辺形をなすように連結された第１の
組の横骨材と、これら４つの節点に一端が連結されて、
第１の組の横骨材がなす平面に対し直角をなして立上る
４本の等長の縦骨材と、これらの縦骨材の他端における
４つの節点において全体的に四辺形をなすように連結さ
れた第２の組の横骨材と、１本の特定の縦骨材のみにそ
れに沿って摺動自在に嵌められ、通常はその特定の縦骨
材の他端の節点に隣接する位置にあるスライドヒンジ
と、上記１本の縦骨材に隣接する２本の縦骨材の一端の
２つの節点とスライドヒンジとを連結する２本の斜骨材
と、第１、第２の組の横骨材と縦骨材とから構成される
直方体形状の骨組の形状を保持するように節点同士を対
角線方向に連結する可撓性線材とから構成されている。
（作 用） 本発明の第１の展開構造物においては、長い縦骨材の長
く突出する部分に沿ってスライドヒンジを節点から離れ
る方向へ摺動させると、スライドヒンジの変位につれて
斜骨材が長い縦骨材に近づくように漸次立ち上り、斜骨
材の反スライドヒンジ側の節点に連結されている縦骨材
が長い縦骨材に近づいていき、これに伴って節点を介し
て隣接する第１の組および第２の組の横骨材がそれらの
間の接点を頂部として山形をなすように漸次立ち上り、
最終的に、斜骨材、すべての横骨材および短い縦骨材が
長い縦骨材に添うように集まり、コンパクトな形態に畳
込まれる。展開は上述と逆の順序で行われる。
く突出する部分に沿ってスライドヒンジを節点から離れ
る方向へ摺動させると、スライドヒンジの変位につれて
斜骨材が長い縦骨材に近づくように漸次立ち上り、斜骨
材の反スライドヒンジ側の節点に連結されている縦骨材
が長い縦骨材に近づいていき、これに伴って節点を介し
て隣接する第１の組および第２の組の横骨材がそれらの
間の接点を頂部として山形をなすように漸次立ち上り、
最終的に、斜骨材、すべての横骨材および短い縦骨材が
長い縦骨材に添うように集まり、コンパクトな形態に畳
込まれる。展開は上述と逆の順序で行われる。
本発明の第２の展開構造物においては、骨材の畳込みお
よび展開は第１の展開構造物と同じようにして行われ、
展開完了時には可撓性線材が完全に張って、展開構造物
の直方体の形態が保持される。
よび展開は第１の展開構造物と同じようにして行われ、
展開完了時には可撓性線材が完全に張って、展開構造物
の直方体の形態が保持される。
本発明の第３の展開構造物においては、スライドヒンジ
を１本の縦骨材に添ってその他端の節点から一端の節点
へ向かって摺動させると、スライドヒンジに連結されて
いる２本の斜骨材の節点に連結されている第１の組の２
本横骨材が山形状をなすように屈曲しはじめ、それに伴
って、第１の組の他の２本の横骨材および第２の組の横
骨材の隣接するものも両者間の節点が頂点となるように
山形状に屈曲する。この屈曲変位がさらに進むと、斜骨
材、縦骨材および横骨材はすべて寄り添うようになって
コンパクトな形態に折畳まれる。展開時には上述したと
ころと逆の順序で展開作用がなされ、最後に可撓性線材
が張りつめて、展開構造物の直方体の形態が保持され
る。
を１本の縦骨材に添ってその他端の節点から一端の節点
へ向かって摺動させると、スライドヒンジに連結されて
いる２本の斜骨材の節点に連結されている第１の組の２
本横骨材が山形状をなすように屈曲しはじめ、それに伴
って、第１の組の他の２本の横骨材および第２の組の横
骨材の隣接するものも両者間の節点が頂点となるように
山形状に屈曲する。この屈曲変位がさらに進むと、斜骨
材、縦骨材および横骨材はすべて寄り添うようになって
コンパクトな形態に折畳まれる。展開時には上述したと
ころと逆の順序で展開作用がなされ、最後に可撓性線材
が張りつめて、展開構造物の直方体の形態が保持され
る。
（実施例） 以下、図面について本発明の実施例を説明する。
第１図および第２図は本発明の第１実施例を示す。第１
図は同実施例による展開構造物の展開状態を示し、同図
において、L11,L12,L13,L14は第１の組の横骨材で節点P
11,P12,P13,P14によって連結されている。各節点はその
まわりでの各横骨材の自由な回動を許すようになってい
る。横骨材L11,L12,L13,L14は第１図の展開状態では直
角四辺形をなすように配置される。なお、図示の例では
横骨材は正方形をなしているが、長方形でもよく、また
四辺形は非直角四辺形でもよい。
図は同実施例による展開構造物の展開状態を示し、同図
において、L11,L12,L13,L14は第１の組の横骨材で節点P
11,P12,P13,P14によって連結されている。各節点はその
まわりでの各横骨材の自由な回動を許すようになってい
る。横骨材L11,L12,L13,L14は第１図の展開状態では直
角四辺形をなすように配置される。なお、図示の例では
横骨材は正方形をなしているが、長方形でもよく、また
四辺形は非直角四辺形でもよい。
第１の組の横骨材がなす平面に対し直角をなして、それ
ぞれの節点P11,P12,P13,P14に縦骨材V1,V2,V3,V4の一端
が連結されている。縦骨材のうちの１本の縦骨材V3は他
の３本より長く形成され、V3′で示す延長部を備えてい
る。残る３本の縦骨材V1,V2,V4は同じ長さを有してい
る。
ぞれの節点P11,P12,P13,P14に縦骨材V1,V2,V3,V4の一端
が連結されている。縦骨材のうちの１本の縦骨材V3は他
の３本より長く形成され、V3′で示す延長部を備えてい
る。残る３本の縦骨材V1,V2,V4は同じ長さを有してい
る。
３本の縦骨材V1,V2,V4の他端には節点P21,P22,P24か設
けられ、また長い縦骨材V3の他の３本の縦骨材と同じ長
さの部分には節点P23が設けられ、これら４つの節点
に、第２の組の４本の横骨材L21,L22,L23,L24が連結さ
れている。これらの第２の組の横骨材も第１図の状態で
は第１の組の横骨材と同じ四辺形をなしている。
けられ、また長い縦骨材V3の他の３本の縦骨材と同じ長
さの部分には節点P23が設けられ、これら４つの節点
に、第２の組の４本の横骨材L21,L22,L23,L24が連結さ
れている。これらの第２の組の横骨材も第１図の状態で
は第１の組の横骨材と同じ四辺形をなしている。
なお、以上の説明では、便宜的に第１図において横方向
を向く骨材を横骨材と、また同図において縦方向を向く
骨材を縦骨材と呼んでいるが、展開構造物の縦横は絶対
的な向きではないことに留意すべきである。
を向く骨材を横骨材と、また同図において縦方向を向く
骨材を縦骨材と呼んでいるが、展開構造物の縦横は絶対
的な向きではないことに留意すべきである。
長い縦骨材V3の途中の節点P23の直上（この場合の上下
方向も便宜的なものである）には、スライドヒンジＳが
はめられており、このスライドヒンジＳは縦骨材延長部
V3′に沿って摺動可能とされている。スライドヒンジＳ
は環体で、その内部の孔に縦骨材V3が貫通し、環体の外
側に他の骨材の端部を回動可能に取付けるヒンジ部が設
けられている。
方向も便宜的なものである）には、スライドヒンジＳが
はめられており、このスライドヒンジＳは縦骨材延長部
V3′に沿って摺動可能とされている。スライドヒンジＳ
は環体で、その内部の孔に縦骨材V3が貫通し、環体の外
側に他の骨材の端部を回動可能に取付けるヒンジ部が設
けられている。
スライドヒンジＳには斜骨材Ｄの一端が枢着され、斜骨
材Ｄの他端は、長い斜骨材V3に対角線方向に対向する斜
骨材V1の図において下側の節点P11に連結されている。
材Ｄの他端は、長い斜骨材V3に対角線方向に対向する斜
骨材V1の図において下側の節点P11に連結されている。
以上に説明した展開構造物は縦骨材延長部V3′を除け
ば、全骨材が直方体（立方体）の形状をなしている。第
１図の展開状態からこの展開構造物を折畳むには、長い
縦骨材V3の延長部分V3′に沿ってスライドヒンジＳを節
点P23から離れる矢印Ｘ方向へ摺動させると、スライド
ヒンジＳの変位につれて斜骨材Ｄが第２図に示すように
長い縦骨材V3に近づくように漸次立ち上り、斜骨材Ｄの
反スライドヒンジ側の節点P11に連結されている縦骨材V
1が長い縦骨材V3に近づいていき、これに伴って節点を
介して隣接する第１の組および第２の組の横骨材L11,L
12,L13,L14;L21,L22,L23,L24がそれらの間の節点を頂部
として山形をなすように漸次立上り、最終的に斜骨材
Ｄ、すべての横骨材および短い縦骨材V1,V2,V4が長い縦
骨材V3に添うように集まり、コンパクトな形態に畳込ま
れる。また、展開は上述と逆の順序で行われる。
ば、全骨材が直方体（立方体）の形状をなしている。第
１図の展開状態からこの展開構造物を折畳むには、長い
縦骨材V3の延長部分V3′に沿ってスライドヒンジＳを節
点P23から離れる矢印Ｘ方向へ摺動させると、スライド
ヒンジＳの変位につれて斜骨材Ｄが第２図に示すように
長い縦骨材V3に近づくように漸次立ち上り、斜骨材Ｄの
反スライドヒンジ側の節点P11に連結されている縦骨材V
1が長い縦骨材V3に近づいていき、これに伴って節点を
介して隣接する第１の組および第２の組の横骨材L11,L
12,L13,L14;L21,L22,L23,L24がそれらの間の節点を頂部
として山形をなすように漸次立上り、最終的に斜骨材
Ｄ、すべての横骨材および短い縦骨材V1,V2,V4が長い縦
骨材V3に添うように集まり、コンパクトな形態に畳込ま
れる。また、展開は上述と逆の順序で行われる。
第３図には本発明の第２実施例を示す。この実施例は骨
材の結合の仕方においては、第１実施例とまったく同一
であるので、同じ符号を付して説明は省略する。この第
２実施例が第１実施例と異なる点は、第１の組の横骨材
L11,L12,L13,L14の面内で４つの節点P11,P12,P13,P14が
対角線方向に可撓性線材（例えば金属ワイヤ）W1,W2に
より連結され、第２の組の横骨材L21,L22,L23,L24が対
角線方向に可撓性線材（例えば金属ワイヤ）W3,W4によ
り連結され、また斜骨材Ｄに連結されていない２本の対
向する縦骨材V2,V4の両端の節点P12,P24およびP24,P22
が可撓性線材（例えば金属ワイヤ）W5,W6により対角線
方向に連結され、第３図の展開状態ですべての可撓性線
材にテンションが生じるようにされている点にある。
材の結合の仕方においては、第１実施例とまったく同一
であるので、同じ符号を付して説明は省略する。この第
２実施例が第１実施例と異なる点は、第１の組の横骨材
L11,L12,L13,L14の面内で４つの節点P11,P12,P13,P14が
対角線方向に可撓性線材（例えば金属ワイヤ）W1,W2に
より連結され、第２の組の横骨材L21,L22,L23,L24が対
角線方向に可撓性線材（例えば金属ワイヤ）W3,W4によ
り連結され、また斜骨材Ｄに連結されていない２本の対
向する縦骨材V2,V4の両端の節点P12,P24およびP24,P22
が可撓性線材（例えば金属ワイヤ）W5,W6により対角線
方向に連結され、第３図の展開状態ですべての可撓性線
材にテンションが生じるようにされている点にある。
第１の実施例のように骨材のみからなる構造物は、それ
自身では不安定なトラスであるので、第２実施例のよう
に可撓性線材により任意の面にある任意の３点を固定す
ることによって、構造物は安定する。
自身では不安定なトラスであるので、第２実施例のよう
に可撓性線材により任意の面にある任意の３点を固定す
ることによって、構造物は安定する。
第２実施例の構造物は、第３図の展開状態から第２図の
状態を経てコンパクトな状態に折畳まれるが、その際、
すべての可撓性線材はたるむことになる。
状態を経てコンパクトな状態に折畳まれるが、その際、
すべての可撓性線材はたるむことになる。
以上に述べた展開構造物（特に第１図のもの）は、前述
のようにそれ自体で不安定なトラスであるから、それを
実際に使用するにあたっては他の安定なトラスと組合せ
る。安定なトラスとの組合せによって、第１図、第３図
に示す展開構造物の節点、すなわち第１の組に属する３
つの節点P11,P12,P14および第２の組の属する３つの節
点P21,P22,P24が固定すれば、基本ユニットとして第
１、第３図の構造物は安定する。したがって、安定な他
のトラスとの組合せにより、展開可能なプラットフォー
ム等の構造物を構成することができる。
のようにそれ自体で不安定なトラスであるから、それを
実際に使用するにあたっては他の安定なトラスと組合せ
る。安定なトラスとの組合せによって、第１図、第３図
に示す展開構造物の節点、すなわち第１の組に属する３
つの節点P11,P12,P14および第２の組の属する３つの節
点P21,P22,P24が固定すれば、基本ユニットとして第
１、第３図の構造物は安定する。したがって、安定な他
のトラスとの組合せにより、展開可能なプラットフォー
ム等の構造物を構成することができる。
安定な他のトラスの一例を第３図ないし第５図を参照し
て説明する。この安定なトラスは、例えば前記特開昭62
−288272号に記載の展開構造物に類似している。
て説明する。この安定なトラスは、例えば前記特開昭62
−288272号に記載の展開構造物に類似している。
第４図において、T1は図において左側の四辺形トラス
で、４本のトラス骨材1a,2a,3a,4aを第１、第２、第
３、第４の節点5a,6a,7a,8aにおいて連結して構成され
ている。この四辺形トラスT1の第２節点6aと第４節点8a
とは対角骨材9aにより連結され、四辺形トラスT1が四辺
形状を保持できるようになっている。
で、４本のトラス骨材1a,2a,3a,4aを第１、第２、第
３、第４の節点5a,6a,7a,8aにおいて連結して構成され
ている。この四辺形トラスT1の第２節点6aと第４節点8a
とは対角骨材9aにより連結され、四辺形トラスT1が四辺
形状を保持できるようになっている。
T2は図において右側にある第２の四辺形トラスで、第１
の四辺形トラスT1の反対の側に設けられ、同様に４本の
トラス骨材1b,2b,3b,4bを第５、第６、第７、第８の節
点5b,6b,7b,8bにおいて連結し、さらに第６節点6bと第
８節点8bとを対角線骨材9bにより連結して構成されてい
る。
の四辺形トラスT1の反対の側に設けられ、同様に４本の
トラス骨材1b,2b,3b,4bを第５、第６、第７、第８の節
点5b,6b,7b,8bにおいて連結し、さらに第６節点6bと第
８節点8bとを対角線骨材9bにより連結して構成されてい
る。
第１および第２の四辺形トラスT1,T2は、それらの節点5
a,6a,7a,8aおよび5b,6b,7b,8bがそれぞれ距離をおいて
対向するように配置されており、両四辺形トラスT1,T2
の中間位置には、両トラスに平行でそれと同大の四辺形
状の中間リンク機構Ｌが設けられている。この中間リン
ク機構Ｌは、第９、第10、第11、第12の節点10,11,12,1
3において４本のリンク骨材14,15,16,17を連結して構成
されている。この中間リンク機構Ｌの四辺形状を保持す
るために、第10節点11と第12節点13は斜骨材21により接
続されている。斜骨材21は中間リンク機構Ｌの形状保持
手段を構成する。
a,6a,7a,8aおよび5b,6b,7b,8bがそれぞれ距離をおいて
対向するように配置されており、両四辺形トラスT1,T2
の中間位置には、両トラスに平行でそれと同大の四辺形
状の中間リンク機構Ｌが設けられている。この中間リン
ク機構Ｌは、第９、第10、第11、第12の節点10,11,12,1
3において４本のリンク骨材14,15,16,17を連結して構成
されている。この中間リンク機構Ｌの四辺形状を保持す
るために、第10節点11と第12節点13は斜骨材21により接
続されている。斜骨材21は中間リンク機構Ｌの形状保持
手段を構成する。
以上に述べた第1,第２四辺形トラスT1,T2とその間の中
間リンク機構Ｌは連結骨材により連結される。すなわ
ち、第１節点5aと第９節点10、第２節点6aと第10節点1
1、第３節点7aと第11節点12、第４節点8aと第12節点13
は、それぞれ連結骨材23a,24a,25a,26aにより、また、
第５節点5bと第９節点10、第６節点6bと第10節点11、第
７節点7bと第11節点12、第８節点8bと第12節点13は、そ
れぞれ連結骨材23b,24b,25b,26bbにより連結されてい
る。
間リンク機構Ｌは連結骨材により連結される。すなわ
ち、第１節点5aと第９節点10、第２節点6aと第10節点1
1、第３節点7aと第11節点12、第４節点8aと第12節点13
は、それぞれ連結骨材23a,24a,25a,26aにより、また、
第５節点5bと第９節点10、第６節点6bと第10節点11、第
７節点7bと第11節点12、第８節点8bと第12節点13は、そ
れぞれ連結骨材23b,24b,25b,26bbにより連結されてい
る。
一方、四辺形トラスT1,T2と中間リンク機構Ｌは斜骨材
によっても連結されている。すなわち、第３節点7aと第
10節点11は斜骨材28aにより、第４節点8aと第９節点10
は斜骨材29aによりそれぞれ連結され、また第７節点7b
と第10節点11は斜骨材28bにより、第８節点8bと第９節
点10は斜骨材29bによりそれぞれ連結されている。
によっても連結されている。すなわち、第３節点7aと第
10節点11は斜骨材28aにより、第４節点8aと第９節点10
は斜骨材29aによりそれぞれ連結され、また第７節点7b
と第10節点11は斜骨材28bにより、第８節点8bと第９節
点10は斜骨材29bによりそれぞれ連結されている。
また、中間リンク機構Ｌのリンク骨材14にはそれに沿っ
て摺動可能に第１可動ヒンジブロック30が嵌合されてお
り、さらにそれに対向するリンク骨材16にもそれに沿っ
て摺動可能に第２可動ヒンジブロック31が嵌合されてい
る。
て摺動可能に第１可動ヒンジブロック30が嵌合されてお
り、さらにそれに対向するリンク骨材16にもそれに沿っ
て摺動可能に第２可動ヒンジブロック31が嵌合されてい
る。
第１可動ヒンジブロック30は図示の展開状態では第９節
点10に隣接しており、このヒンジブロック30と第２節点
6aおよび第６節点6bとはリンク斜骨材32aおよび32bによ
り連結されている。
点10に隣接しており、このヒンジブロック30と第２節点
6aおよび第６節点6bとはリンク斜骨材32aおよび32bによ
り連結されている。
一方、第２可動ヒンジブロック31は展開状態では第12節
点13に隣接しており、このヒンジブロック31と第３節点
7aおよび第７節点7bとはリンク骨材34aおよび34bにより
連結されている。
点13に隣接しており、このヒンジブロック31と第３節点
7aおよび第７節点7bとはリンク骨材34aおよび34bにより
連結されている。
以上のように連結されて構成された展開構造物は全体的
に直方体形状をなし、四辺形中間リンク機構Ｌを挟んで
その両側の機構部分は対称をなしている。
に直方体形状をなし、四辺形中間リンク機構Ｌを挟んで
その両側の機構部分は対称をなしている。
可動ヒンジブロック30,31の一例は前記特開昭62−28827
2号公報に記載されていて公知に属するので、その説明
は省略する。
2号公報に記載されていて公知に属するので、その説明
は省略する。
第４図に示すように展開している構造物を折畳むには、
図示しないモータにより可動ヒンジブロック30,31を節
点11,12にそれぞれ近付くようにリンク骨材14,16に沿っ
て移動させる。これにより、構造物は第５図に示す状態
へ向かって畳込まれる。すなわち、第１および第２の四
辺形トラスT1,T2はその平行状態を維持したまま互いに
接近し、連結骨材23a,23b,24a,24b,25a,25b,26a,26bは
節点10,11,12,13を頂点として屈曲し、四辺形中間リン
ク機構Ｌはそれに伴って図における上方に変位し、さら
に畳込みが進むと第６図の最終畳込み状態が得られ、全
体が平行でコンパクトな板状の形態になる。
図示しないモータにより可動ヒンジブロック30,31を節
点11,12にそれぞれ近付くようにリンク骨材14,16に沿っ
て移動させる。これにより、構造物は第５図に示す状態
へ向かって畳込まれる。すなわち、第１および第２の四
辺形トラスT1,T2はその平行状態を維持したまま互いに
接近し、連結骨材23a,23b,24a,24b,25a,25b,26a,26bは
節点10,11,12,13を頂点として屈曲し、四辺形中間リン
ク機構Ｌはそれに伴って図における上方に変位し、さら
に畳込みが進むと第６図の最終畳込み状態が得られ、全
体が平行でコンパクトな板状の形態になる。
畳込み状態から展開状態への移行は、上述したところと
逆の順序で行なわる。
逆の順序で行なわる。
第４図ないし第６図に示す安定なトラス構造物に対し、
第１図に示す展開構造物を組合せた一例を第７図に示
す。同図において斜線を施した部分は、第４図に示す安
定なトラス構造物を継ぎ合せた部分であり、斜線のない
部分が第１図の展開構造物のユニットを継ぎ合せた部分
であり、一つの四辺形が一つの展開構造物のユニットに
相当する。また、各四辺形中の対角線Ｄは斜骨材を示
し、斜骨材Ｄの端部の黒丸（斜線のない部分の）は長い
縦骨材V3に相当する。隣接する展開構造物ユニット同士
の結合は、同じ位置の縦骨材を共通に用いることによっ
てなされる。以上のようにして、展開可能な巨視的二次
元プラットフォームを構成することにより、不安定な展
開構造物は安定になり、全体的に安定した構造体が得ら
れる。
第１図に示す展開構造物を組合せた一例を第７図に示
す。同図において斜線を施した部分は、第４図に示す安
定なトラス構造物を継ぎ合せた部分であり、斜線のない
部分が第１図の展開構造物のユニットを継ぎ合せた部分
であり、一つの四辺形が一つの展開構造物のユニットに
相当する。また、各四辺形中の対角線Ｄは斜骨材を示
し、斜骨材Ｄの端部の黒丸（斜線のない部分の）は長い
縦骨材V3に相当する。隣接する展開構造物ユニット同士
の結合は、同じ位置の縦骨材を共通に用いることによっ
てなされる。以上のようにして、展開可能な巨視的二次
元プラットフォームを構成することにより、不安定な展
開構造物は安定になり、全体的に安定した構造体が得ら
れる。
第８図は、第４図に示す安定なトラス構造物に対し、第
３図に示す展開構造物を組合せた一例を示す。第８図に
おいても斜線部分は第４図の安定なトラス構造物を結合
した部分であり、斜線のない部分が第３図の展開構造物
のユニットを結合した部分を示す。また、斜線のない部
分の黒丸は第７図の場合と同様に長い縦骨材V3のある位
置を示す。なお、縦骨材の図示は省略してある。
３図に示す展開構造物を組合せた一例を示す。第８図に
おいても斜線部分は第４図の安定なトラス構造物を結合
した部分であり、斜線のない部分が第３図の展開構造物
のユニットを結合した部分を示す。また、斜線のない部
分の黒丸は第７図の場合と同様に長い縦骨材V3のある位
置を示す。なお、縦骨材の図示は省略してある。
第９図および第10図には本発明の第３の実施例を示す。
第９図は同実施例による展開構造物の展開状態を示し、
同図において、L11,L12,L13,L14は第１の組の横骨材で
節点P11,P12,P13,P14によって連結されている。各節点
はそのまわりでの各横骨材の自由な回動を許すようにな
っている。横骨材L11,L12,L13,L14は第９図の展開状態
では四辺形をなすように配置される。この場合も、四辺
形は正方形でなくてもよく、また直角四辺形でなくても
よい。
同図において、L11,L12,L13,L14は第１の組の横骨材で
節点P11,P12,P13,P14によって連結されている。各節点
はそのまわりでの各横骨材の自由な回動を許すようにな
っている。横骨材L11,L12,L13,L14は第９図の展開状態
では四辺形をなすように配置される。この場合も、四辺
形は正方形でなくてもよく、また直角四辺形でなくても
よい。
第１の組の横骨材がなす平面に対し直角をなして、それ
ぞれの節点P11,P12,P13,P14に等長の縦骨材V1,V2,V3,V4
の一端が連結されている。これらの縦骨材V1,V2,V3,V4
の他端には節点P21,P22,P23,P24が設けられ、これら４
つの節点に、第２の組の４本の横骨材L21,L22,L23,L24
が連結されている。これらの第２の組の横骨材も第９図
の状態では第１の組の横骨材と同様な四辺形をなしてい
る。
ぞれの節点P11,P12,P13,P14に等長の縦骨材V1,V2,V3,V4
の一端が連結されている。これらの縦骨材V1,V2,V3,V4
の他端には節点P21,P22,P23,P24が設けられ、これら４
つの節点に、第２の組の４本の横骨材L21,L22,L23,L24
が連結されている。これらの第２の組の横骨材も第９図
の状態では第１の組の横骨材と同様な四辺形をなしてい
る。
１本の縦骨材V2の端部の節点P22に隣接してスライドヒ
ンジS1が縦骨材V2にはめられている。このスライドヒン
ジS1は縦骨材V2に沿って摺動変位可能である。スライド
ヒンジS1には斜骨材D1,D2の一端が枢着されており、そ
れらの他端は前記第１の組に属する節点P11,P13にそれ
ぞれ連結されている。
ンジS1が縦骨材V2にはめられている。このスライドヒン
ジS1は縦骨材V2に沿って摺動変位可能である。スライド
ヒンジS1には斜骨材D1,D2の一端が枢着されており、そ
れらの他端は前記第１の組に属する節点P11,P13にそれ
ぞれ連結されている。
また、第３図の場合と同様に対角線方向に可撓性線材
W1,W2,W3,W4,W5,W6が節点間に張り渡され、さらに他の
可撓性線材W7,W8が節点P13,P21間および節点P11,P23間
に張り渡されている。
W1,W2,W3,W4,W5,W6が節点間に張り渡され、さらに他の
可撓性線材W7,W8が節点P13,P21間および節点P11,P23間
に張り渡されている。
展開状態の第９図の構造物を折畳むには、スライドヒン
ジS1を縦骨材V2に沿ってその節点P22から節点P12へ向か
って摺動させる。これによって、スライドヒンジS1に連
結されている２本の斜骨材D1,D2の節点P11,P13に連結さ
れている第１の組の２本の横骨材L11,L12が、第10図に
示すように節点P12を頂点として山形状をなすように屈
曲しはじめ、それに伴って、第１の組の他の２本の横骨
材L13,L14および第２の組の横骨材の隣接するものL21,L
22,L23,L24も両者間の節点P22,P24が頂点となるように
山形状に屈曲する。この屈曲変位がさらに進むと、斜骨
材、縦骨材および横骨材はすべて寄り添うようになって
コンパクトな形態に折畳まれる。展開時には上述したと
ころと逆の順序で展開作用がなされ、最後にすべての可
撓性線材W1,…W8が張りつめて、展開構造物の直方体の
形態が保持される。
ジS1を縦骨材V2に沿ってその節点P22から節点P12へ向か
って摺動させる。これによって、スライドヒンジS1に連
結されている２本の斜骨材D1,D2の節点P11,P13に連結さ
れている第１の組の２本の横骨材L11,L12が、第10図に
示すように節点P12を頂点として山形状をなすように屈
曲しはじめ、それに伴って、第１の組の他の２本の横骨
材L13,L14および第２の組の横骨材の隣接するものL21,L
22,L23,L24も両者間の節点P22,P24が頂点となるように
山形状に屈曲する。この屈曲変位がさらに進むと、斜骨
材、縦骨材および横骨材はすべて寄り添うようになって
コンパクトな形態に折畳まれる。展開時には上述したと
ころと逆の順序で展開作用がなされ、最後にすべての可
撓性線材W1,…W8が張りつめて、展開構造物の直方体の
形態が保持される。
この第３実施例の展開構造物も、それ自体では不安定な
トラスであるが、任意の面にある任意の３節点が固定さ
れれば、構造物は安定する。この第３実施例の場合に
も、第８図に示したと同じように安定なトラス構造体
（斜線部分）と結合して用いることができる。なお、第
３実施例の場合のスライドヒンジS1を第８図では括弧に
入れて示してある。
トラスであるが、任意の面にある任意の３節点が固定さ
れれば、構造物は安定する。この第３実施例の場合に
も、第８図に示したと同じように安定なトラス構造体
（斜線部分）と結合して用いることができる。なお、第
３実施例の場合のスライドヒンジS1を第８図では括弧に
入れて示してある。
展開トラスの特性の代表的なものは、収納効率と展開に
必要なメカニズムの数である。収納効率は、トラスを構
成する部材の直径をｄ、長さをｌとしたとき、 で表わされる。また、展開に必要なメカニズムの数は、
無限大の巨視的二次元プラットフォームを構築したとき
１基本ユニットあたりに必要な等価的な数で表わされ
る。
必要なメカニズムの数である。収納効率は、トラスを構
成する部材の直径をｄ、長さをｌとしたとき、 で表わされる。また、展開に必要なメカニズムの数は、
無限大の巨視的二次元プラットフォームを構築したとき
１基本ユニットあたりに必要な等価的な数で表わされ
る。
したがって、第２実施例（第３図）のように１つのスラ
イドヒンジが隣接する４つの基本ユニットで共有される
場合には、必要なメカニズムの数は等価的に４分の１
（すなわち、0.25）になる。
イドヒンジが隣接する４つの基本ユニットで共有される
場合には、必要なメカニズムの数は等価的に４分の１
（すなわち、0.25）になる。
本発明の実施例の特性を従来の代表的トラスと比較して
みると次の通りである。
みると次の通りである。
上記表により、本発明の展開構造物が既に提案されてい
る展開トラスと比較して、同等あるいはそれ以上の収納
効率をより少ないメカニズムで実現していることが分か
る。特に第２および第３実施例は、必要なメカニズムの
数が0.25である。トラスを畳み込むためには少なくとも
１個のメカニズムが必要であること、および１個のメカ
ニズムが５つ以上基本ユニットに共有されることはな
い、の２点から、必要メカニズムの数は0.25以下に減ら
すことはできない。したがって、第２および第３実施例
は理論上最小のメカニズムで従来の展開トラスと同等あ
るいはそれ以上の収納効率を実現できることになる。展
開動作の信頼性向上のためにはメカニズムの数が少ない
ことが要求されるが、本発明はこれらの要求を現在提案
されている他の展開トラスより高いレベルで満足してい
る。また、本発明の展開トラスは畳み込みに際していか
なる部材も折り曲げない。したがって、展開時のトラス
の剛性が極めて高いという利点を有する。
る展開トラスと比較して、同等あるいはそれ以上の収納
効率をより少ないメカニズムで実現していることが分か
る。特に第２および第３実施例は、必要なメカニズムの
数が0.25である。トラスを畳み込むためには少なくとも
１個のメカニズムが必要であること、および１個のメカ
ニズムが５つ以上基本ユニットに共有されることはな
い、の２点から、必要メカニズムの数は0.25以下に減ら
すことはできない。したがって、第２および第３実施例
は理論上最小のメカニズムで従来の展開トラスと同等あ
るいはそれ以上の収納効率を実現できることになる。展
開動作の信頼性向上のためにはメカニズムの数が少ない
ことが要求されるが、本発明はこれらの要求を現在提案
されている他の展開トラスより高いレベルで満足してい
る。また、本発明の展開トラスは畳み込みに際していか
なる部材も折り曲げない。したがって、展開時のトラス
の剛性が極めて高いという利点を有する。
以上に述べたように、本発明の請求項１および３による
展開構造物は、骨材として、折曲げたり伸縮させたりす
る部材を用いなくてすむので、剛性が大であり、また、
収納効率および展開に必要なメカニズム数において優れ
ている。そして、スライドヒンジを１個ですむようにし
たことによって、構造体の部材のうちで最も重量の大き
なスライドヒンジの重量を減らすことができ、宇宙で用
いられることを主目的とする展開構造物の軽量化を画る
ことができる。また、本発明の請求項２による展開構造
物では、重量の軽い可撓線材を用いて形状保持をはか
り、しかも全体の軽量化を行うことができる。
展開構造物は、骨材として、折曲げたり伸縮させたりす
る部材を用いなくてすむので、剛性が大であり、また、
収納効率および展開に必要なメカニズム数において優れ
ている。そして、スライドヒンジを１個ですむようにし
たことによって、構造体の部材のうちで最も重量の大き
なスライドヒンジの重量を減らすことができ、宇宙で用
いられることを主目的とする展開構造物の軽量化を画る
ことができる。また、本発明の請求項２による展開構造
物では、重量の軽い可撓線材を用いて形状保持をはか
り、しかも全体の軽量化を行うことができる。
第１図は本発明の第１実施例の展開構造物の展開状態に
おける斜視図、第２図は同折畳み途中の状態を示す斜視
図、第３図は本発明の第２実施例の展開構造物の展開状
態における斜視図、第４図は第１図および第３図の展開
構造物と結合して用いる安定な構造体の展開状態での斜
視図、第５図は同折畳み途中の状態の斜視図、第６図は
同折畳み状態での斜視図、第７図および第８図は本発明
の第１、第２実施例と第４図の構造物との結合の例をそ
れぞれ示す説明図、第９図は本発明の第３実施例の展開
構造物の展開状態における斜視図、第10図は第９図の構
造物の折畳み途中の状態を示す斜視図である。 P11,P12,P13,P14,P21,P22,P23,P24……節点、L11,L12,L
13,L14……第１の組の横骨材、L21,L22,L23,L24……第
２の組の横骨材、V1,V2,V3,V4……縦骨材、V3′……延
長部、D,D1,D2……斜骨材、S,S1……スライドヒンジ、W
1,W2,…,W8……可撓性線材。
おける斜視図、第２図は同折畳み途中の状態を示す斜視
図、第３図は本発明の第２実施例の展開構造物の展開状
態における斜視図、第４図は第１図および第３図の展開
構造物と結合して用いる安定な構造体の展開状態での斜
視図、第５図は同折畳み途中の状態の斜視図、第６図は
同折畳み状態での斜視図、第７図および第８図は本発明
の第１、第２実施例と第４図の構造物との結合の例をそ
れぞれ示す説明図、第９図は本発明の第３実施例の展開
構造物の展開状態における斜視図、第10図は第９図の構
造物の折畳み途中の状態を示す斜視図である。 P11,P12,P13,P14,P21,P22,P23,P24……節点、L11,L12,L
13,L14……第１の組の横骨材、L21,L22,L23,L24……第
２の組の横骨材、V1,V2,V3,V4……縦骨材、V3′……延
長部、D,D1,D2……斜骨材、S,S1……スライドヒンジ、W
1,W2,…,W8……可撓性線材。
Claims (3)
- 【請求項１】４つの節点において全体的に四辺形をなす
ように連結された第１の組の横骨材と、これら４つの節
点に一端が連結されて、第１の組の横骨材がなす平面に
対し直角をなして立上る４本の縦骨材とを有し、これら
の縦骨材のうちの１本は他の３本より長く形成されると
ともに、これら３本の縦骨材は同じ長さに形成され、上
記３本の縦骨材の他端と上記１本の縦骨材の他の３本の
縦骨材と同じ長さの部分とは、４つの節点において、全
体的に四辺形をなすように第２の組の横骨材によって連
結され、前記１本の長い縦骨材には、第２の組の横骨材
の節点の直上に隣接するようにスライドヒンジがはめら
れ、このスライドヒンジが、長い縦骨材の他の３本の縦
骨材より長く突出する部分に沿って摺動可能とされ、長
い縦骨材と対角線方向に対向する縦骨材の前記一端の節
点とスライドヒンジとが斜骨材により連結されているこ
とを特徴とする展開構造物。 - 【請求項２】第１の組の横骨材の面内で４つの節点が対
角線方向に可撓性線材により連結されるとともに、第２
の組の横骨材の面内で４つの節点が対角線方向に可撓性
線材により連結され、さらに斜骨材に連結されていない
２本の対向する縦骨材の両端の節点が対角線方向の可撓
性線材により連結されている請求項１記載の展開構造
物。 - 【請求項３】４つの節点において全体的に四辺形をなす
ように連結された第１の組の横骨材と、これら４つの節
点に一端が連結されて、第１の組の横骨材がなす平面に
対し直角をなして立上る４本の等長の縦骨材と、これら
の縦骨材の他端における４つの節点において全体的に四
辺形をなすように連結された第２の組の横骨材と、１本
の特定の縦骨材のみにそれに沿って摺動自在に嵌めら
れ、通常は前記特定の縦骨材の他端の節点に隣接する位
置にあるスライドヒンジと、上記１本の縦骨材に隣接す
る２本の縦骨材の一端の２つの節点とスライドヒンジと
を連結する２本の斜骨材と、第１、第２の組の横骨材と
縦骨材とから構成される直方体形状の骨組の形状を保持
するように節点同士を対角線方向に連結する可撓性線材
とから構成されていることを特徴とする展開構造物。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1081138A JPH0794236B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 展開構造物 |
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