JPS6133399A - 太陽電池パドル - Google Patents

太陽電池パドル

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JPS6133399A
JPS6133399A JP59153428A JP15342884A JPS6133399A JP S6133399 A JPS6133399 A JP S6133399A JP 59153428 A JP59153428 A JP 59153428A JP 15342884 A JP15342884 A JP 15342884A JP S6133399 A JPS6133399 A JP S6133399A
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JP
Japan
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aggregate
diagonal
parallelogram
variable length
parallelograms
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Pending
Application number
JP59153428A
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English (en)
Inventor
淳次郎 小野田
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 3.1 発明の目的 3.1.1 生産上の利用分野 本発明は衛星、スペースステーション、宇宙ブラットフ
グーム等の比較的大型の軽量伸展式太陽電池パドルの構
造体に関するものである。
3.1.2  従来の技術と問題点 太陽電池パドルは衛星等の打上時は小さい空間に畳み込
まれ、軌道投入後、必要な大面積に展開してその面に貼
った太陽電池で太陽光を受け、発電するものである。
太陽電池パドルに要求される要件は一般に(1)軽量で
あること (2)展開後も剛性が高いこと (3)収納時には小さい空間に込ること(4)展開後に
は広い受光面を形成すること(5)展開動作が確実で信
頼性が高いことであるが、°スペースシャトル等の利用
により可能となる衛星等の回収、修理、再使用技術に対
応する為には (6)展開のみならず畳み込みも宇宙空間で行えること が今後要求されることとなる。
現在の衛星の太陽電池パドルは、平板又は張膜を張った
枠組みをヒンジで結合して屏風状に折畳んでおき、宇宙
空間でこれを平面に展開する方式が最も広く用いられて
いる。これは、受光面自体と、これを結合するロック機
構付きのヒンジが、構造体を形成するものであり、これ
らが実質的に同一面内にあり、また、ヒンジ部分のロッ
ク機構自体が曲げ荷重を伝達しなくてはならない為に、
原理的にその面外比剛性と比強度が低い。ここに、比剛
性は構造体の剛性と質量の比を、比強度は強度と質量の
比をそれぞれ示すものとする。一方、一般に、姿勢制御
系との動的速成を避ける等のために、パドル等にはその
固有振動数が高いことが要求されるので、近年の太陽電
池パドルの大型化に伴い比剛性が高いパドルの出現がま
すます強く要求され、これに適した構造様式の模索が行
われているのが現状である。
現在比較的大型のパドル用として有力と考えられている
方式は、−次元伸展マストにより、屏風状に又はアコー
デオン式に折畳んだ板又は張膜状の受光面を引伸ばして
張る方式のものであり、本発明もその範哨に入る。上記
の範晴に入るもので現在提案されているものの1つはS
TACBEAMと呼ばれる伸展マストを使用するもので
ある。この伸展マストは3本の縦骨材からなるトラスで
、縦骨材と斜骨材を中央の関節で折曲げることにより畳
込み、中央の関節を伸ばすことにより伸長する伸展マス
トである。S T A CB E A Mについては下
記の文献に詳しい。
L outs  R,Adams、 STACBEAM
 :AnE ff1cient、 I ow−Mass
 、 5equentiallyDeployable
  3tructure、 Proc 、 17thI
 ntersocienty  E ner(Iy  
Conversion[:ngineerino  C
onf 、 Los  Angels 、 Aug。
1982 (I E E E ) 、 Vol、  3
.1578−1583゜これは、最も力の作用する部材
の中央に関節を設けるので、第1に、関節の数が多く、
重量増加を招く欠点があり、第2に中央関節部の不可避
的剛性低下が縦骨材のAイラー座屈強度の低下を招く欠
点を有する。第3に、屏風状に伸展する受光面と一緒に
運動する部材が少ないので、受光面を小数の点でのみ保
持することとなり、その結合のルーズさが固有振動数の
低下を招く欠点を有Jる。
また他の提案は、商品名をアストロマストと呼ぶ伸展マ
ス1−(特許広告昭49−26653)により受光面を
引伸ばすものであるが、第1に、これが縦部材の弾性変
形を利用して折畳み、伸展するものであるので、伸展後
も原理的に剛性が低い。
第2にこのマストは伸展に際してマストの長手軸まわり
に回転する性質を有し、この回転を修正する為の装置が
必要である。第3に前述と同様に、受光面のマストへの
取付けはルーズと成らざるを得ない欠点を有する。更に
上記両者に共通ずφ問題点は、展開したパドルを宇宙空
間で折畳む腺に一度平面状に伸ばされた受光面が元の屏
風状に折畳まれるように、例えば「折癖Jの機能を果す
機構の追加などの何らかの工夫が必要となる点である。
本発明は、以上の様な欠点を排し、比強度比剛性の高い
伸展型太陽電池パドルを実現するものである。
3.2 発明の構成 3.2.1  問題を解決する為の手段本発明は縦骨材
を折る−ことなく折畳み及び伸展でき、伸展に際して長
軸まわりに回転することもなく、かつ、伸展構造物の一
部が屏風状に折畳まれ又は伸展する伸展構造物を考案し
、この屏風状に折畳まれる部分に、同様に折畳まれる受
光面を取付けることにより前項記述の欠点を排して比剛
性の高い伸展型太陽電池パドルを実現づ゛るものである
3.2.2  発明の構成と作用 本発明は伸展した状態では、伸展方向に対し“Cはぼ垂
直にかつ同じ向きに、伸展方向に沿って間隔をおいて多
数並べられた同一形状の平面状構造物多数と、全ての上
記平面状si物の同一の位置にそれぞれ配した接点1、
接点2及びその他の1点以上の接点と、隣合う平面状構
造物上のそれぞれの対応する接点を全て、両端の関節を
介して結合する縦骨材と、上記2平面状構造物に挾まれ
る部分のそれぞれに平面状構造物と縦骨材により形成さ
れる平行四辺形のうち、接点1及び接点2を含む平行四
辺形3の剪断変形を拘束する構造物と、上記に平行でな
い1つ以上の平行四辺形に平面状構造物に関して鏡像的
に剪断変形を生じさせる駆動機構と、上記平行四辺形3
のそれぞれに取りつ【プられ、太陽電池を張付りられた
板状あるいは張膜状の構造物により構成される。
以降実施例を示す図に従い、その作用を詳細に説明する
。第1図は上記平面上構造物として三角形トラスを用い
、上記剪断変形を生じさせ制御する駆動機構として可伸
長斜骨材4を用いた実施例を示すもので、展開あるいは
折りたたみ途中の太陽電池パドルを示す斜視図である。
同図において平行四辺形3に含まれない全ての斜骨材と
、全ての縦骨材は、伸展4f+3造物の長手方向に垂直
で平行四辺形3に平行な軸のまわりに回転し得る関節を
介して三角]ヘラスに結合されている。受光面5は三角
トラスを形成する横部材のうち、頂点1、頂点2を結ぶ
部材に取付けられた肋材6に張られた張膜により形成さ
れている。また、この受光面自体が、平行四辺形3の剪
断変形を拘束している。この太陽電池パドルは、同図に
示すように、可変長鋼骨材4の長さを伸長することによ
り折りたたまれる。折りたたまれた状態で衛星等が軌道
に打上げられた後、上記可変長鋼骨材4の長さを逆に元
の長さまで縮め、長さをロック機構でロックすることに
よりパドルは展開、ロックされる。可変長鋼骨材の駆動
機構としては実施例を第2図に示すようなつる巻ぎばね
7とラッチ機構を用いる方法が一例として挙げられる。
この場合次項3.2゜3で述べる伸展抑止張索及び、伸
展駆動張索を併用することにより、よりスムーズで静か
な伸展が達成できる。また必要なら3.1.2項に示し
たSTACEAMの伸展に用いられていると同様に、パ
ドル根基部に設置された伸展補助機構を用いて外部から
伸展構造物をつかんで1ユニツトずつ伸展する方法も採
用出来る。いかなる駆動機構を採用するかは使用目的に
より、最適のものを選択すべきである。
3.2.3  実施例 第1図の実施例については前項で説明を加えた。
可変長鋼骨材の実施例を第2図に示す。また、本実施例
の節点2、接点8の詳細実施例を第3−A図及び第3−
13図に示す。
上記実施例の可変長鋼骨材を可変長張索9で置き換え、
もう一方の対角線位置に固定長張索10を追加した第2
の実施例を第4図に示す。ここで可変長張索9は、節点
8−a 、 1−b 、8−c 。
1−dの順及び8−a 12−b 、 8−c 、 2
−dの順に各接点を巡り、長手方向に沿ってパド、ルの
一根基部まで連続していて、根基部でこの張索を引くこ
とによりパドルが伸展する。展開駆動張索等に比較的大
きな摩擦力がある場合には展開駆動張索のみでの展開が
不可能となるが、この場合には関節等に若干の補助スプ
リングを取付けるか、あるいは第1実施例で示したばね
付き可変長鋼骨材との併用により解決できる。また、一
部の固定長張索に沿って接点1−a 、8−b 、2−
c 、8−dの順に各接点を巡って根基部まで連続した
伸展抑止張索11が張られていて、伸展駆動張索と抑止
張索の双方を用いて、スムーズに伸展できる仕組みとな
っている。更に上記伸展抑止張索を用いて宇宙空間での
自動折りたたみも実施できる。また伸展抑止張索をもう
一系統追加することももちろん可能である。なお、この
第2実施例では受光面は断熱部材12を介して支持され
ている。
第5図は、平行四辺形に剪断変形を生じさせ制御する駆
動機構として複数の親骨材13と横骨材14を使用した
実施例である。折りたたみ収納する空間の形状の制約か
ら、あるいは太陽電池を張ることのできる面積効率を上
げる上から、受光面上の折りたたみ線の間隔を広くとる
必要がある場合に有効である。
3.3発明の効果 前項までに記述したとおり、本発明により、比剛性、比
強度が高く、展開及び折りたたみに便利な太陽電池パド
ルが、ミッションに依存づるさまざまの要求に柔軟に対
応しつつ構築できる。
4、図の簡単な説明 第1図は本発馬の第1実施例の伸展あるいは折りたたみ
途中の様子を示す斜視図である。
第2図は第1実施例の可変長鋼骨材の詳細実施例を示す
断面図である。
第3−a図は第1実施例の節点2−Cの関節の詳細実施
例を、また第3−b図は同節点8−bの関節の詳細実施
例をそれぞれ示す斜視図である。これらは第1図と同一
の方向から見たものである。
第4図は、伸展あるいは折りたたみ途中の第、2実施例
を示す斜視図である。ここで節点1−aと節点8−bの
間の固定長張索10と伸長抑止張索11とは重なって見
えている。
第5図は、伸展あるいは折りたたみ途中の第3実施例を
示す斜視図である。
1 、、、、、、、、節点1又は頂点1l−a4.1節
点1−a 1−11510節点1−b 1−d、、、節点1−d 2 、、、、、、、、節点2又は頂点22−b、、、節
点2−b 2−C,、、節点2−c 2−d、、、節点2−d 3 、、、、、、、、平行四辺形3 4 、、、、、、、、可変長骨材4 5 、、、、、、、、受光面(裏面が見えている)6、
、、、、、、、助材 7 、、、、、、、、つる巻ばね 8 、、、、、、、、節点8又は頂点88−a、、、節
点8−a 8−b、、、節点8−b 8−c、、、節点F3−c 8−d、、l18−d 9 、、、、、、、、伸展駆動張索又は可変長張索10
911.111.固定長張索 11 、、、、、、、、伸展抑止張索 12 、、、、、、、、断熱部材 13 、、、、、、、、斜骨材 14 、、、、、、、、横骨材 15 、、、、、、、、C型ばね 16、、、、、、、、ロックビン 17 、、、、、、、、ロック用の穴 18 、、、、、、、、縦骨材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)伸展した状態では、伸展方向に対してほぼ垂直に
    かつ同じ向きに、伸展方向に沿って間隔をおいて多数並
    べられた同一形状の平面状構造物多数と、全ての上記平
    面状構造物の同一の位置にそれぞれ配した接点1、接点
    2及びその他の1点以上の接点と、隣合う平面状構造物
    上のそれぞれの対応する接点を全て、両端の関節を介し
    て結合する縦骨材と、上記2平面状構造物に挾まれる部
    分のそれぞれに平面状構造物と縦骨材により形成される
    平行四辺形のうち、接点1及び接点2を含む平行四辺形
    3の剪断変形を拘束する構造物と、上記平行四辺形3に
    平行でない1つ以上の平行四辺形に平面状構造物に関し
    て鏡像的に剪断変形を生じさせる駆動機構と、上記平行
    四辺形3のそれぞれに取りつけられ、太陽電池を張付け
    られた板状あるいは張膜状の構造物からなり、上記駆動
    機構により平行四辺形に剪断変形を生じさせることによ
    り、長手方向に折畳み、かつ逆に剪断変形を無くするこ
    とにより元の状態に伸展できる伸展型太陽電池パドル
  2. (2)伸展した状態では、伸展方向に対してほぼ垂直に
    かつ同じ向きに、伸展方向に沿つて間隔をおいて多数並
    べられた同一形状の平面状構造物多数と、全ての上記平
    面状構造物の同一の位置にそれぞれ配した接点1、接点
    2及びその他の1点以上の接点と、隣合う平面状構造物
    上のそれぞれの対応する接点を全て、両端の関節を介し
    て結合する縦骨材と、上記2平面状構造物に挾まれる部
    分のそれぞれに平面状構造物と縦骨材により形成される
    平行四辺形のうち、接点1及び接点2を含む平行四辺形
    3の剪断変形を拘束する構造物と、上記平行四辺形3に
    平行でない1つ以上の平行四辺形の一方の対角線位置に
    、平面状構造物に関して隣接する斜骨材と鏡像的位置関
    係となるように配置した可変長斜骨材、あるいは同様に
    配した中央の関節で折曲げることのできる斜骨材、ある
    いは同様に配した可変長張力索ともう一方の対角線位置
    に配した張力索と、上記平行四辺形3のそれぞれに取り
    つけられ、太陽電池を張付けられた板状あるいは張膜状
    の構造物からなり、上記可変長斜骨材を伸ばし、あるい
    は上記関節を有する斜骨材を折曲げ、あるいは上記可変
    長張力索を伸ばして平行四辺形に剪断変形を生じさせる
    ことにより、長手方向に折畳み、かつ逆に上記可変長斜
    骨材を元の長さまで縮め、あるいは上記関節を有する斜
    骨材を直線状に戻し、あるいは上記可変長張力索を元の
    長さまで縮めて元の状態に伸展できる伸展型太陽電池パ
    ドル
  3. (3)伸展した状態では、その面が伸展方向に対してほ
    ぼ垂直にかつ同じ向きに、伸展方向に沿って間隔をおい
    て多数並べられた同一形状の三角トラス構造多数と、隣
    合う三角トラスのそれぞれの対応する頂点を全て、両端
    の関節を介して結合する縦骨材と、2つの三角トラスに
    挾まれる部分のそれぞれに三角トラスと縦骨材により形
    成される平行四辺形のうち、頂点1及び頂点2を含む平
    行四辺形3の剪断変形を拘束する構造物と、上記平行四
    辺形3に平行でない1つ以上の平行四辺形の一方の対角
    線位置に、三角トラスに関して隣接する可変長斜骨材と
    鏡像的位置関係となるように配置した可変長斜骨材、あ
    るいは同様に配した中央の関節で折曲げることのできる
    斜骨材、あるいは同様に配した可変長張力索ともう一方
    の対角線位置に配した張力索と、上記平行四辺形3のそ
    れぞれに取りつけられ、太陽電池を張付けられた板状あ
    るいは張膜状の構造物からなり、上記可変長斜骨材を伸
    ばし、あるいは上記関節を有する斜骨材を折曲げ、ある
    いは上記可変長張力索を伸ばして平行四辺形に剪断変形
    を生じさせることにより、長手方向に折畳み、かつ逆に
    上記可変長斜骨材を元の長さまで縮め、あるいは上記関
    節を有する斜骨材を直線状に戻し、あるいは上記可変長
    張力索を元の長さまで縮めて元の状態に伸展できる伸展
    型太陽電池パドル
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