JP2016120904A - テープバネを用いた伸縮自在展開可能構造 - Google Patents

Abstract

【課題】テープバネを用いた伸縮自在展開可能構造を提供する。
【解決手段】展開可能構造５０であって、・第１ポイント１２と反対側の第２ポイント１３と第３ポイント１４とを含む取付台と、・軸Ｚの周りを回転可能な格納リールと、・テープバネ１６が格納リールの軸Ｚの周りに巻かれた構成から、テープバネ１６が軸Ｚに実質的に垂直な軸Ｘに沿って展開される構成へ切り替わることができ、第１および第２ポイント１２、１３がテープバネと二重支持を形成してテープバネを展開構成に維持するテープバネ１６とを含む。第３ポイント１４はテープバネ１６と単純支持を形成可能であり、格納リールが第３ポイント１４に対して移動可能であり、格納リールが第３ポイント１４に押し当てられてテープバネ１６の展開を案内する。
【選択図】図８

Description

本発明は、巻かれかつ展開され得る可撓性構造のための伸縮自在展開可能テープバネ構造に関する。本発明はとりわけ、軌道において展開される必要がある宇宙機器の分野に、およびより詳細には衛星のための宇宙機器、例えば、アンテナ、太陽発電機、熱シールド、バッフルまたは望遠鏡に適用される。

宇宙において展開可能な、例えば、太陽発電機タイプの構造は概して、共に関節接合される剛体のパネルから構成され、これらのパネルは、格納位置にあるときは互いに積み重ねられている。これらの構造は十分に制御されるという運動学の利点を有するが、高い比質量および高い慣性という欠点を有する。さらに、格納位置にあるとき、剛体の構造が発射装置のフェアリング下のかなりのスペースを占める。展開可能構造に割り当てられる発射装置のフェアリング下のスペースは限られていることから、展開されたときにこれらの展開可能構造が占め得る面積を最適化するために、これらの展開可能構造が格納位置にあるときのこれらの展開可能構造により求められるスペースの大きさを減らすことが重要である。

可撓性シートと、シートと同一平面に固定されたテープバネとを含む展開可能可撓性平面構造がある。格納位置において、シートおよびテープバネは主軸の周りに巻かれている。可撓性平面構造は、主軸が自由に回転するとき、テープバネの自発的な巻き戻しにより、自律的に展開される。

実際、テープバネは、宇宙の分野においては、円弧の形の断面を有する可撓性テープであることが公知であり、その曲率半径は第１面で凸形および第２面で凹形であり、これらのテープは、本質的にそれら自体の蓄積された弾性エネルギーの結果として、巻かれた状態から巻き戻された状態へ変化可能である。異なるタイプのテープがあり、その各々がそれ自体の特性を有している。単安定のテープは、自然な位置では展開しており、それらを格納位置に維持するためには保持力が必要である。単安定のテープバネはしたがって、それらの巻き戻された状態へ戻るために自然に展開する傾向を有する。単安定のテープの展開は偶然であり制御されていないことが多い。双安定のテープは２つの自然な位置（格納位置および展開位置）を有し、断面が完全に扁平な場合は、それらを格納位置に維持するのに保持力は必要としない。それらの展開は線形であり制御される。しかしながら、全ての場合において、展開が引き起こされるとき、展開は暴力的かつ痙攣的となることがあり、これは、テープバネ全体が長さ全体にわたって一度に真っ直ぐになる傾向を有することがあり、周辺の要素またはテープバネへ固定された要素、例えば、可撓性膜、計器、アンテナなどへ損害を与えるリスクを呈することを意味する。従来のテープバネはしたがって、それらの展開に対する制御の点で困難さを呈することがある。このタイプの構造が展開する速度を調節するために、用いることができる幾つかの方法がある。例えば、特許出願である仏国特許出願公開第１２／０３３００号明細書に記載の歯車式電気モータユニットを用いる調節、または特許である仏国特許第０８０３９８６号明細書および米国特許第７８５６７３５号明細書に記載のハイブリッドテープバネを用いる熱的調節に言及することができる。

さらに、テープバネはひずみの軸に依存して同じ剛性を有しない。テープバネの凸形面に加えられる力Ｆはテープバネを曲げる傾向があり、一方で凹形面へ加えられる同じ力は影響を及ぼさず、それにより可撓性構造の展開状態における可撓性構造の不安定さの問題を呈する。展開状態におけるこの安定性の問題に対処するために、したがって、軌道周回の力の下で、これらが加えられる方向が何であれ、テープバネが安定したままとなることを確実にするために、テープバネを追加的な保持デバイスを用いて展開位置に維持すること、またはテープバネに過剰性能を与えることが必要である。

したがって、格納構成において、テープバネは可能な限りコンパクトである必要があり、すなわち可能な限り小さい巻き半径を有する必要がある。このパラメータはテープの物理的特徴により設定され、概して、巻き半径はテープの曲率半径に実質的に等しい。複合材テープの場合、これは層の重ね合わせおよび／または繊維の方向を変更することにより変えられる。展開構成において、実現し得る最良の剛直性が追求され、これは、可能な限り広範囲にわたって嵌め込まれるテープバネの端部と関連する、可能な限り最大かつ最も閉じた断面を意味する。概して、テープバネの展開は主軸周りでのテープバネの巻き戻しにより得られる。展開の間、テープバネの剛直性はテープバネのその巻きゾーンにおける自然な可撓性のために低下する。最適な剛直性は展開の終わりに、巻き戻しゾーンが正しい嵌め込み状態に取って代わられるときに得られる。それにも関わらず、展開可能構造がテープバネ展開段階を通じて、すなわち全体展開の構成または部分展開の構成において、作動可能であることが望ましいこともある。巻き直し可能展開可能構造の場合、嵌め込まれるテープバネの固定装置を備えて要件と一致する剛直性を保証することが必要である。これを達成するため、テープバネの取り出しと十分な嵌め込み状態とを同時に達成可能とするローラを備える案内傾斜部が一般に使用される。この解決策は要件に適合するが様々な問題、すなわち、テープバネの蓄積されたエネルギーが用いられる場合のテープバネの望ましくない突っ張りまたは巻き戻し、テープの端部の偶然の運動学、および格納のために割り当てられる体積と両立しないことの多いかなり大きな体積というリスクを呈する。

テープバネの直径が展開を通じて変化することから、展開可能構造が全体として正しく機能することを確実にするために、テープバネの出口において数多くの追加的な案内を利用可能にすることが必要である。

仏国特許出願公開第１２／０３３００号明細書 仏国特許第０８０３９８６号明細書 米国特許第７８５６７３５号明細書

本発明は、巻かれかつ展開可能な可撓性構造のための伸縮自在展開可能構造であって、あまりかさばらず、生産が容易であり、発射装置のフェアリング下で格納されるときに展開可能構造の体積を最適化し、展開の制御された向き付け、テープバネの直径の変化に関わらないテープバネの良好な誘導、および再巻上げの能力を可能とする利点を有し、かつ展開されたときの構造の剛直性および安定性を可能にする、伸縮自在展開可能構造を提案することによって、上記の問題の全てまたは一部を軽減しようとするものである。

この目的のために、本発明の一主題は展開可能構造であって、
・第１ポイントと反対側の第２ポイントと第３ポイントとを含む取付台と、
・軸Ｚの周りを回転可能な格納リールと、
・テープバネであって、テープバネが格納リールの軸Ｚの周りに巻かれた構成からテープバネが軸Ｚに実質的に垂直な軸Ｘに沿って展開される構成へ切り替わることができ、第１および第２ポイントがテープバネと二重支持を形成してテープバネを展開構成に維持するテープバネとを含む展開可能構造において、
第３ポイントがテープバネと単純支持を形成可能であることと、格納リールが第３ポイントに対して移動可能であることと、格納リールが第３ポイントに押し当てられてテープバネの展開を案内することと、展開可能構造が、
・案内レバーであって、２つの端部を含み、２つの端部の第１の端部が取付台に対して枢着され、２つの端部の第２の端部が案内リールの中心に固定される案内レバーと、
・弾性要素であって、案内レバーと取付台との間に配置され、案内レバーを押して格納リールを第３ポイントに押し当てることを意図される弾性要素と
を含むこととを特徴とする展開可能構造である。

一実施形態によれば、取付台は案内デバイスとベースとを含み、第１、第２および第３ポイントは案内デバイスに固定され、案内デバイスはベースに対して好ましくは第３ポイントの周りで関節接合され、閉位置と開位置との間で軸Ｚと平行な軸の周りで回転可能であり、逆もまた同様である。

別の実施形態によると、案内レバーの２つの端部のうちの第１の端部が取付台に対して枢着され、２つの端部のうちの第２の端部が案内リールの中心に固定され、弾性要素が案内レバーと取付台との間に位置付けられ、案内レバーを押して格納リールを第３ポイントに押し当てることを意図される。

別の実施形態によると、案内レバーの第１の端部がベースに対して枢着され、第２の端部が案内リールの中心に固定され、弾性要素が案内レバーとベースとの間に位置付けられ、案内レバーを押して格納リールを第３ポイントに押し当てることを意図される。

別の実施形態によると、展開可能構造は、例えば溝が付けられ、格納リールに位置付けられるカムをさらに含み、案内デバイスは、テープの展開の間案内デバイスの回転を命令するような方法で案内されることを意図される従動子を含む。

有利には、展開可能構造は、保持システムであって、案内レバーおよび案内デバイスを巻かれた構成に維持し、テープバネが巻かれた構成から展開構成へ切り替わるときに案内レバーおよび案内デバイスを同時に解放することを意図される、保持システムを含む。

有利には、カムは、案内デバイスが閉位置に向かって回転することを防止することを意図される逆止要素を含む。

別の実施形態によると、テープバネが２つの端部を有しており、テープバネの第１の端部は格納リールへ固定され、テープバネの第２の端部はベースへ固定される。

有利には、構造は、１つまたは複数の回転−駆動モータにより衛星のプラットフォームへ固定される展開可能関節式マストをさらに含むことができる。

本発明はまた、少なくとも１つの展開可能構造を含む衛星に関する。

添付の図面により示される、一例として与えられる一実施形態の詳細な説明を読むことから、本発明がよりよく理解され、さらなる利点が明らかになる。

図１ａは、本発明による展開可能構造の第１実施形態による、テープバネの巻きの軸である軸Ｚに垂直な平面の断面図であり、テープバネが巻かれた構成にある断面図である。 図１ｂは、本発明による展開可能構造の第１実施形態による、テープバネの巻きの軸である軸Ｚに垂直な平面の断面図であり、テープバネが部分的に巻き戻された構成にある断面図である。 図２は、本発明による展開可能構造の第１実施形態の軸Ｚに垂直な平面における断面図であって、テープバネが部分的に展開した構成にある断面図である。 図３ａは、テープバネに支持部を位置付けるための可能な構成を示す。 図３ｂは、テープバネに支持部を位置付けるための可能な構成を示す。 図３ｃは、テープバネに支持部を位置付けるための可能な構成を示す。 図４は、本発明による展開可能構造の第２の実施形態の軸Ｚに垂直な平面における断面図であって、テープバネが巻かれた構成にある断面図を示す。 図５は、本発明による展開可能構造の第２の実施形態の軸Ｚに垂直な平面における断面図であって、テープバネが展開構成にある断面図を示す。 図６は、本発明による展開可能構造の第３実施形態の軸Ｚに垂直な平面における断面図であって、テープバネが部分的に展開した構成にあり、一端がベースに固定されている断面図を示す。 図７は、本発明による展開可能構造の第４実施形態の軸Ｚに垂直な平面における断面図であって、テープバネの一端がベースに固定されており、図７〜９の各々が異なる展開構成に対応する、断面図である。 図８は、本発明による展開可能構造の第４実施形態の軸Ｚに垂直な平面における断面図であって、テープバネの一端がベースに固定されており、図７〜９の各々が異なる展開構成に対応する、断面図である。 図９は、本発明による展開可能構造の第４実施形態の軸Ｚに垂直な平面における断面図であって、テープバネの一端がベースに固定されており、図７〜９の各々が異なる展開構成に対応する、断面図である。 図１０は、本発明による少なくとも１つの展開可能構造を含む衛星を概略的に示す。

明快にするために、様々な図面において同じ要素は同じ参照符号を有している。

図１ａおよび１ｂは本発明による展開可能構造１０の第１実施形態の図である。展開可能構造１０は、第１ポイント１２と反対側の第２ポイント１３と第３ポイント１４とを含む取付台１１を含む。これは、軸Ｚの周りを回転可能な格納リール１５と、テープバネ１６であって、格納リール１５の軸Ｚの周りに巻かれた巻かれた構成から、軸Ｚに実質的に垂直な軸Ｘに沿って展開された展開形態へ変化できるテープバネ１６とを含み、第１および第２ポイント１２、１３は、テープバネ１６と二重支持を形成してテープバネ１６を展開構成に維持する。本発明によると、第３ポイント１４はテープバネ１６と単純支持を形成可能であり、格納リール１５は第３ポイント１４に対して移動可能であり、かつ格納リール１５は第３ポイント１４に押し当てられてテープバネ１６の展開を案内する。

３つのポイント１２、１３、１４は、テープバネ１６に支持部を形成することにより、テープバネ１６の展開の制御された向き付けを可能にする。ポイント１２および１３はさらに、テープバネ１６を正しく巻き戻すことを可能にする。

テープバネ１６上にポイント１４により形成された支持部は点状接点であるが、ポイント１４は長手方向支持部であるというより広い意味で考えることができ、そのため、この支持部はまた、軸Ｘに実質的に垂直な軸に沿って、テープバネ１６の幅全体またはテープバネ１６の幅の一部のみにわたって、長手方向接点を形成し得る。実際、この接点が無いと、テープバネは任意の軸に沿って制御されない態様で展開し得る。ポイント１４により、抵抗トルクによりテープバネの展開が制御可能となり、抵抗トルクの大きさは選択された調節の種類（ハイブリッドまたは電気）に従って変化する。接点は有利にはテープバネ１６の展開された部分の近くに位置付けられてテープバネ１６が嵌め込まれることを可能とし、かつテープバネ１６の巻かれた部分の保持に寄与する。ポイント１２、１３、１４は、展開または再巻上げ段階の間摩擦を制限するために単純支持またはローラからなってもよい。

展開可能構造１０は２つの端部１８、１９を含む案内レバー１７を含み得、案内レバー１７の２つの端部の第１の端部１８は取付台１１に対して枢着され、２つの端部の第２の端部１９は案内リール１５の中心に固定される。より具体的には、案内レバー１７はその端部１８において取付台１１と接触しており、その端部１９であって、テープバネが巻かれた位置にあるとき取付台１１との接点を同様に形成しそれによりテープバネ１６が巻き戻されるのを防止可能とし得る端部１９において格納リール１５と接触している。展開可能構造１０は、弾性要素２１であって案内レバー１７と取付台１１との間に位置付けられ、案内レバー１７を押して格納リール１５を第３ポイント１４に押し当てることを意図される弾性要素２１をさらに含む。弾性要素２１の案内レバー１７への押圧は、１４および１５の中心を通る軸Ｙに沿った成分を有する方向であって、可能な場合は、軸ＸおよびＺに実質的に垂直な方向である。しかしながら、展開構成においてテープバネ１６によりリール１５に加えられる負荷に、より簡単に対抗するために、端部１８は異なった態様で取付台１１に位置付けられてもよい。展開構成におけるその位置付けは、図１ｂに示されるとおり、それが弾性要素２１に及ぼす影響がわずかとなるように好ましくは負荷の位置付けと実質的に平行であってもよい。換言すると、弾性要素２１が案内レバー１７を第３ポイント１４に向かって押す。本発明の範囲から逸脱することなく、案内レバー１７および弾性要素２１は、格納リール１５を第３ポイント１４に押し当てる他の任意の要素に取って代わられてもよい。

格納リール１５が第３ポイント１４に押し当てられることから、ポイント１４により形成される単純支持は、テープバネが展開するにつれて変化するテープバネの直径に関わらず、常に存在し、この利点はテープバネ１６の展開を制御された方法で案内することである。

図２は、展開可能構造１０の第１実施形態の軸Ｚに垂直な平面における断面図であって、テープバネ１６が部分的に展開した構成にある断面図である。図２の全ての要素は図１ａのそれと同一である。図１ａに示される展開可能構造の巻かれた構成から図２に示される構造１０の部分的に展開した構成へ変化するために、案内レバー１７がまず最初に端部１９において解放システムにより取付台１１から分離される。格納リール１５はしたがって、それ自体を弾性要素２１の動きの下で第３ポイント１４に押圧して位置付ける。

展開の速度を調節するモータまたは他の任意のシステムにより、格納リール１５周りでのテープバネ１６の展開の制御が可能となり、テープバネ１６が徐々に展開するにつれて格納リール１５の直径の減少がもたらされる。案内レバーの端部１８が取付台１１へ枢着され、案内レバー１７の端部１９が格納リール１５の回転誘導をもたらすよう設けられることから、案内レバー１７は格納リール１５を第３ポイント１４に向かって押す。この押圧は弾性要素２１の存在により促進される。図２に示されるとおり、テープバネ１６は部分的に展開した構成にある。テープバネの取り出しは第１ポイント１２と第２ポイント１３との間で線形である。テープバネ１６の直径はしたがって巻かれた構成にあるテープバネ１６の直径より小さい。それにも関わらず、案内レバー１７により、格納リール１５は常に第３ポイント１４に押し当てられた状態で維持される。格納リールが正しく保持されることは重要である。その理由は、それが不十分に保持されている場合、テープバネ１６の様々な層間に滑りが存在し得るからであり、これはこれらの層に位置付けられる太陽電池へ損傷を与え得るからである。

層が互いに良好に接着することを確実にするために、接着要素をテープバネ１６に加えることも可能である。接着要素は例えば、接着テープ、リブ付テープ、またはフックおよびループ固定タイプのストリップであってもよい。

３つのポイント１２、１３、１４は展開可能構造１０に十分な嵌め込み状態を与え、したがってテープバネ１６の展開の全ての構成の下で、すなわち巻かれた位置、完全または部分的展開位置において、構造の適切な剛直性を確実にする。

２つの支持部１２または１３のうちの一方を、テープバネ１６の先端における負荷またはモーメントの向きに従って、不要とすることが可能である。

図３ａ、３ｂ、３ｃは、支持部のテープバネ１６への位置付けのための様々な可能な構成を示す。ポイント１２および１３は、図３ａに示されるとおり互いに反対側にあってもよく、それによりテープバネ１６の両側に二重支持を形成する。ポイント１３により形成された支持部は、ポイント１２の反対側へ施されるよりむしろ、テープバネ１６の展開の軸に垂直な同一平面上に依然としてありながら、２つのポイント１３ａおよび１３ｂで２つの支持部に分割されてもよい。２つのポイント１３ａおよび１３ｂはこのときテープバネ１６の端部にその幅において位置付けられる。３つのポイント１２、１３ａ、１３ｂは、図３ｂに示されるとおりテープバネ１６の外面または内面に押し当てられてもよい。最後に、図３ｃに示されるとおり、ポイント１３ａおよび１３ｂは、各々が円弧形状断面の端部に支持部を形成するように位置付けられてもよい。支持部１２はそれ自体、軸Ｙに沿って方向付けられてもよいが、軸Ｙからオフセットされていてもまたよい。

図４は、本発明による展開可能構造２０の第２の実施形態の軸Ｚに垂直な平面における断面図であって、テープバネ１６が巻かれた構成にある断面図である。図５は、本発明による展開可能構造２０の第２の実施形態の軸Ｚに垂直な平面における断面図であって、テープバネが展開構成にある断面図である。図５に示される展開可能構造２０の全ての要素は、図４に示される展開可能構造２０のそれと同一である。

図１ａに示される展開可能構造１０と同様に、図４に示される展開可能構造２０は、第１ポイント１２と反対側の第２ポイント１３と第３ポイント１４とを含む取付台１１を含む。これは、軸Ｚの周りを回転可能な格納リール１５と、テープバネ１６であって、テープバネ１６が格納リール１５の軸Ｚの周りに巻かれた巻かれた構成から、テープバネ１６が軸Ｘに沿って展開された展開構成へ変化できるテープバネ１６とを含み、第１および第２ポイント１２、１３は、テープバネ１６と二重支持を形成してテープバネ１６を展開構成に維持する。第３ポイント１４はテープバネ１６と単純支持を形成可能であり、格納リール１５は第３ポイント１４に対して移動可能であり、かつ格納リール１５は第３ポイント１４に押し当てられてテープバネ１６の展開を案内する。

図４において、取付台１１は、案内デバイス２２とベース２３とを含む。第１ポイント１２、第２ポイント１３および第３ポイント１４は、案内デバイス２２に固定される。案内デバイス２２は、ベース２３に対して、好ましくは第３ポイント１４の周りで関節接合され、閉位置と開位置との間で軸Ｚと平行な軸の周りで回転可能であり、逆もまた同様である。案内デバイスの開位置により、テープバネ１６の展開が方向付けられ得る。この構成は、展開可能構造２０が格納位置において減少した体積を有し得ることを意味する。格納構成において、案内デバイス２２は格納リール１５の下に格納され得る。

展開可能構造２０は、格納リール１５に位置付けられるカム２４をさらに含んでもよい。案内デバイス２２は、案内デバイス２２の回転を命令するために案内されることを意図されるローラ２５を含む。例えば、カム２４は溝付きカムであってもよい。その場合、案内デバイス２２は、溝に収容されて、格納リール１５へ当接することにより案内デバイス２２の回転を命令することを意図されるローラ２５を含む。展開可能構造２０は、案内レバー１７および弾性要素２１をさらに含む。案内レバー１７の第１の端部１８はベース２３に枢着され、第２の端部１９は案内リール１５の中心に固定される。弾性要素２１は案内レバー１７とベース２３との間に位置付けられ、展開可能構造１０に関して先に説明したとおり、格納リール１５を第３ポイント１４に押し当てるよう案内レバー１７を押すことを意図される。

したがって、展開可能構造は、案内レバー１７および案内デバイス２２を巻かれた構成に維持するための保持システム１９であって、テープバネ１６が巻かれた構成から展開構成へ変化するとき案内レバー１７および案内デバイス２２を同時に解放することを意図される保持システム１９を含むと考えられ得る。巻かれた構成（図４に示されるとおり）から展開構成（図５に示されるとおり完全にまたは部分的に）へ変化することが求められる場合、レバー１７および案内デバイス２２が解放機構を用いて同時に解放され、次いでテープバネ１６の巻き戻しがモータまたは他の任意の速度調節システムを用いて引き起こされ、テープバネは自己推進式である。換言すると、案内レバー１７は第１に、解放システムを用いて端部において取付台１１から分離される。案内リール１５が次いでそれ自体を弾性要素２１の動きの下で第３ポイント１４に押し当てて位置付ける。

溝に収容されるローラ２５は、溝付きカム２４のプロファイルに従って溝に沿って移動する。案内デバイス２２は第３ポイント１４の周りで関節接合されることから、案内デバイス２２はテープバネ１６が徐々に展開するにつれて格納位置を離れる。このようにして案内デバイス２２の展開が制御される。この構成により、構造、およびとりわけテープバネ１６に、テープバネ１６の展開を通じて良好な剛直性を与え、同時に展開可能構造２０によって占められるスペースの大きさを制限することが可能となる。ローラ２５は、展開位置にある案内デバイス２２を開くことを命令している。テープバネ１６は同様に展開位置にある。

カム２４は、案内デバイス２２が閉位置に向かって回転することを防止することを意図される逆止要素２６を含んでもよい。溝付きカムの例において、逆止要素２６は溝をブロックして、案内デバイス２２が閉位置に向かって回転することを防止することを意図される。概して、展開可能構造２０は衛星の発射に際してのみ格納位置にある。一旦軌道に入ると、展開可能構造２０は展開され、部分的にそれを再巻上げすることが必要な場合もある。このようなことが起きた場合、完全な再巻上げは望まれず、したがって案内デバイス２２がその閉位置へと命令されることは望ましくない。逆止要素２６が溝内のローラ２５をブロックし、したがって案内システム２２および、したがって、展開可能構造２０が、閉位置へ戻ることを防止する。

本発明は、単純テープバネの使用および反対側に取り付けられたテープバネの使用に適合する。図６は、展開可能構造４０の第３実施形態の軸Ｚに垂直な平面における断面図であって、テープバネ１６が反対側に取り付けられ、部分的に展開した構成にある断面図である。図６に示される展開可能構造４０の全ての要素は図５に示される展開可能構造２０のそれと同一であり、テープバネ１６が反対側に取り付けられている点のみが異なる。テープバネ１６は２つの端部２７、２８を有し、テープバネ１６の第１の端部２７は格納リール１５へ固定され、テープバネ１６の第２の端部２８はベース２３に固定される。この構成は以下の理由から有利である、すなわちテープバネ１６が、それ自体衛星に固定されているベース２３と直接接触しており、したがってテープバネ１６の太陽電池で集められるエネルギーが衛星へ直接伝わり得るからである。この反対側でのテープバネの取り付けがなければ、エネルギーを太陽電池から衛星へ伝えるのに集電装置が必要となる。同様に、テープバネの断面が反対側にあるため、一方向に方向付けられたテープバネ１６の上部にかかる力またはモーメントにより、２つの支持部１２または１３のうちの一方を不要とすることが可能である。

図７、８、９は、本発明による展開可能構造５０の第４実施形態の軸Ｚに垂直な平面における断面図であって、テープバネ１６がベース２３へ固定された１つの端部２８を有し、図の各々が異なる展開構成に対応する、断面図である。図７、８、９に示される展開可能構造５０の全ての要素は、図６に示される展開可能構造４０のそれと同一であり、溝付きカムはここでは格納リール１５上の直圧部４４に取って代わられる。図７において、テープバネ１６および案内デバイス２２は格納位置にある。案内レバー１７の端部１９が格納リール１５の中心と案内デバイス２２の両方に接触している。図８において、展開可能構造５０は部分的に展開した構成にある。案内レバー１７の端部１９が分離されており、したがって案内デバイス２２を解放し、弾性要素２１が格納リール１５を第３ポイント１４に向かって押すことが可能になる。テープバネ１６が徐々に巻き戻されるにつれて、案内デバイス２２が展開する。テープバネ１６が巻き戻されるにつれて、テープバネ１６の直径は減少する。反対に、部分的な巻きの段階の間、テープバネ１６の直径は増大する。直径の変化に関わらず、テープバネ１６は常に第３ポイント１４に押し当てられたままで維持され、展開されるテープバネの長さに関わらず、およびテープバネ１６がその嵌め込まれた端部位置にロックされていない、すなわち完全に展開されている場合でさえも、非常に良好な安定性および非常に良好な嵌め込み剛性に寄与する。別の主な利点は、格納位置における展開可能構造のコンパクトさにあり、その理由は、発射装置のフェアリング下で展開可能構造に充てられるスペースが限られているからである。最後に、本発明との関連で記載される展開可能構造は、組み立てが簡単であり使用が容易である。

本発明は、テープバネを展開可能とする駆動第１構造（例えば炭素繊維でできている）と、自身に加えられた温度に従って展開を促進または制限する調節部（熱弾性、または材料内の内部ひずみの影響下で展開速度を制限する粘弾性特性を有する材料、または主テープの変態温度より著しく低い変態温度を有する材料でできている）とからなるハイブリッドテープバネに適用可能である。材料の粘度が温度に伴って変化する自然現象を用いることにより、展開の調節の良好な信頼性および再現性が保証される。

ハイブリッドテープバネが用いられる場合、テープバネが展開の方向にのみ駆動するため、テープバネの力のみを用いた再巻上げは不可能であることに留意され得る。テープバネの再巻上げを可能とするために、電気歯車式モータユニットがそれに加えられる必要がある。結果として、単発展開が望ましい場合、ハイブリッドもしくは電気調節および／または駆動を有することが可能である。テープバネの複数回の展開が予想される場合、調節および／または駆動はこのとき電気による必要がある。さらに、支持部１２、１３および１４の領域における加熱が例えば提供され得る。

図１０は、可撓性膜６０と本発明による少なくとも２つの展開可能構造と備える少なくとも１つの展開デバイス６１を含む衛星１００を示す。展開デバイス６１は、例えば、１つまたは複数の回転駆動モータにより衛星１００のプラットフォームへ固定される展開可能関節式マスト１１０をさらに含む。図１０において、可撓性膜６０は完全に展開されている。衛星１００は第２の可撓性膜６０を含む。２つの展開デバイス６１は、衛星１００の各側に１つずつ位置付けられる。展開デバイス６１は、衛星１００に対してＴの形で位置付けられてもよく（図１０の一番上に示される構成）、これは、展開デバイス６１の長手方向主方向が関節式マスト１１０に垂直であることを意味する。展開デバイスは同様に、衛星１００に対してＩの形で位置付けられてもよく（図１０の一番下に示される構成）、これは、展開デバイスの長手方向主方向が関節式マスト１１０の続きにあることを意味する。

概して、実際の使用において、本発明による展開可能構造はただ１回の単一の展開のために用いられる。それにも関わらず、さらなるミッション要求が生じる場合がある。とりわけ、衛星は低軌道から高軌道へ移動させられるか牽引される必要がある場合がある。ドッキングに際し、搬送車両を操舵するために、慣性が可能な限り低いことが求められ、このことは大きいサイズの展開可能構造の存在が望ましくないことを意味する。ドッキングされる衛星とのいずれの干渉も回避することもまた必要である。結果として、展開可能構造を巻くことが好ましい。衛星が接続されると、構造は再び展開され得る。

１０ 展開可能構造
１１ 取付台
１２ 第１ポイント
１３ 第２ポイント
１３ａ 第３ポイントを２分割したポイント
１３ｂ 第３ポイントを２分割したポイント
１４ 第３ポイント
１５ 格納リール
１６ テープバネ
１７ 案内レバー
１８ 案内レバーの第１の端部
１９ 案内レバーの第２の端部
２０ 展開可能構造
２１ 弾性要素
２２ 案内デバイス
２３ ベース
２４ カム
２５ ローラ
２６ 逆止要素
２７ テープバネの第１の端部
２８ テープバネの第２の端部
４０ 展開可能構造
４４ 直圧部
５０ 展開可能構造
６０ 可撓性膜
６１ 展開デバイス
１００ 衛星
１１０ 展開可能関節式マスト
Ｆ テープバネの凸形面に加えられる力
Ｘ 軸Ｚに実質的に垂直な軸
Ｙ 第３ポイントおよび格納リールの中心を通る軸
Ｚ 格納リールの軸

Claims (9)

1. 展開可能構造（１０、２０、４０、５０）であって、
   ・第１ポイント（１２）と反対側の第２ポイント（１３）と第３ポイント（１４）とを含む取付台（１１）と、
   ・軸Ｚの周りを回転可能な格納リール（１５）と、
   ・テープバネ（１６）であって、前記テープバネ（１６）が前記格納リール（１５）の前記軸Ｚの周りに巻かれた構成から前記テープバネ（１６）が前記軸Ｚに実質的に垂直な軸Ｘに沿って展開される構成へ切り替わることができ、前記第１および第２ポイント（１２、１３）が前記テープバネ（１６）と二重支持を形成して前記テープバネ（１６）を展開構成に維持するテープバネ（１６）と
   を含む展開可能構造（１０、２０、４０、５０）において、
   前記第３ポイント（１４）が前記テープバネ（１６）と単純支持を形成可能であることと、前記格納リール（１５）が前記第３ポイント（１４）に対して移動可能であることと、前記格納リール（１５）が前記第３ポイント（１４）に押し当てられて前記テープバネ（１６）の展開を案内することと、前記展開可能構造が、
   ・案内レバー（１７）であって、２つの端部（１８、１９）を含み、前記２つの端部の第１の端部（１８）が前記取付台（１１）に対して枢着され、前記２つの端部の第２の端部（１９）が案内リール（１５）の中心に固定される案内レバー（１７）と、
   ・弾性要素（２１）であって、前記案内レバー（１７）と前記取付台（１１）との間に配置され、前記案内レバー（１７）を押して前記格納リール（１５）を前記第３ポイント（１４）に押し当てることを意図される弾性要素（２１）と
   を含むこととを特徴とする展開可能構造（１０、２０、４０、５０）。
2. 前記取付台（１１）が案内デバイス（２２）とベース（２３）とを含むことと、前記第１ポイント（１２）、前記第２ポイント（１３）および前記第３ポイント（１４）が前記案内デバイス（２２）に固定されることと、前記案内デバイスが前記ベースに対して関節接合され、閉位置と開位置との間で前記軸Ｚと平行な軸の周りで回転可能であり、逆もまた同様であることとを特徴とする請求項１に記載の展開可能構造（２０、４０、５０）。
3. ・前記案内レバー（１７）の前記第１の端部（１８）が前記ベース（２３）に対して枢着され、前記第２の端部（１９）が前記案内リール（１５）の中心に固定されることと、
   ・前記弾性要素（２１）が前記案内レバー（１７）と前記ベース（２３）との間に位置付けられ、前記案内レバー（１７）を押して前記格納リール（１５）を前記第３ポイント（１４）に押し当てることを意図されることとを特徴とする、請求項２に記載の展開可能構造（２０、４０、５０）。
4. 前記展開可能構造（２０、４０、５０）が、保持システム（１９）であって、前記案内レバー（１７）および前記案内デバイス（２２）を前記巻かれた構成に維持し、前記テープバネ（１６）が前記巻かれた構成から前記展開構成へ切り替わるときに前記案内レバー（１７）および前記案内デバイス（２２）を同時に解放することを意図される保持システム（１９）を含むことを特徴とする、請求項３に記載の展開可能構造（２０、４０、５０）。
5. 前記展開可能構造（２０、４０）が、前記格納リール（１５）に位置付けられるカム（２４）をさらに含むことと、前記案内デバイス（２２）が、前記案内デバイス（２２）の回転を命令するような方法で案内されることを意図される従動子（２５）を含むこととを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の展開可能構造（２０、４０）。
6. 前記カム（２４）が、前記案内デバイス（２２）が前記閉位置に向かって回転することを防止することを意図される逆止要素（２６）を含むことを特徴とする、請求項５に記載の展開可能構造（２０、４０）。
7. 前記テープバネ（１６）が２つの端部（２７、２８）を有し、前記テープバネ（１６）の第１の端部（２７）が前記格納リール（１５）へ固定されることと、前記テープバネ（１６）の第２の端部（２８）が前記ベース（２３）へ固定されることとを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の展開可能構造（４０、５０）。
8. 回転−駆動モータにより衛星（１００）のプラットフォームへ固定される展開可能関節式マスト（１１０）さらに含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の展開可能構造（１０、２０、４０、５０）。
9. 請求項８に記載の少なくとも１つの展開可能構造（１０、２０、４０、５０）を含むことを特徴とする衛星（１００）。

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