JP2618911B2

JP2618911B2 - トラス構造体

Info

Publication number: JP2618911B2
Application number: JP62213544A
Authority: JP
Inventors: 聖一本橋; 文博桑尾
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-08-27
Filing date: 1987-08-27
Publication date: 1997-06-11
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: JPS6458727A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、例えば宇宙飛行体に搭載されてアンテナ
支持体、プラットフォーム等の支持構造体に好適する折
畳み展開可能なトラス構造体に関する。

（従来の技術）一般に、宇宙空間において、トラス構造体を構築する
手段としては、折畳んだ構造体を地上より宇宙飛行体で
輸送して、該宇宙空間で折畳んだ構造体を展開させる方
法が考えられている。このようなトラス構造体として
は、特開昭61−98699号公報に記載される展開トラスと
称する２次元構造体が知られている。

ところが、上記トラス構造体では、その構成上、展開
した状態で形状寸法が固定されるために、例えば、宇宙
環境における熱変形や、各種振動により組立て精度が変
化するという問題を有していた。

そのため、上記トラス構造体にあっては、熱変形を補
正して所望の組立て精度を確保する手段として、変形補
正機構を付加することが考えられている。

しかしながら、上記変形補正機構を付加したもので
は、構成部品の増加と共に、構造の複雑化を招き、重量
が増加するという問題を有する。

また、振動に対する保護手段としては、従来の太陽電
池パドルの支持構造体の如く、剛性を高めたり、制振材
を張付けたり、あるいは振動抑制機構を付加することに
より、制御システムとの干渉を避ける方法が考えられて
いる。

ところが、上記保護手段にあっては、構造体の剛性を
高める手段の場合には、材料的に限界があり、満足のい
く制振が困難なうえ、重量の増加を招くという問題があ
る。また、制振材を張付ける手段では、大型の構造体に
適用した場合、制振効果が少ないという問題がある。さ
らに、振動抑制機構を備える手段では、その構成上、部
品点数の増加を招くため、重量が増加するという問題を
有する。

（発明が解決しようとする問題点）以上述べたように、従来のトラス構造体では、変形補
正機構や、振動に対する保護手段を備えなければならな
いために、重量の増加と共に、構造の複雑化を招くもの
であった。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、構成
簡易にして、構造体としての幾何学的形状及び力学的特
性を調整し得るようにしたトラス構造体を提供すること
を目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この発明のトラス構造体は複数の棒状部材を立方体状
の骨組み構造に組合わせて各節点を回動自在に連結し、
前記立方体状の対向する２平面の平面内の各対角線上の
節点間に中間部が折曲自在な折曲部材を架設して端部を
前記節点に回動自在に連結し、かつ前記立方体状の他の
４平面の平面内の各対角線上の節点間に伸縮自在な伸長
部材を架設して端部を前記節点に回動自在に連結した折
畳み展開自在な第１の立体トラスと、この第１の立体ト
ラスの他の４平面を囲んで配置されて一体結合されるも
のであって、複数の棒状部材を立方体状の骨組み構造に
組合わせて各節点を回動自在に連結し、前記立方体状の
対向する２平面の各平面内の対角線上の節点間に中間部
が折曲自在な折曲部材を架設して端部を前記節点に回動
自在に連結し、かつ前記立方体状の他の４平面のうちの
３平面の各平面内の対角線上の節点間に伸縮自在な伸長
部材を架設して端部を前記節点に回動自在に連結した折
畳み展開自在な複数の第２の立体トラスと、この複数の
第２の立体トラスの周囲を囲んで配置されて一体結合さ
れるものであって、複数の棒状部材を立方体状の骨組み
構造に組合わせて各節点を回動自在に連結し、前記立方
体状の対向する２平面の平面間における対角線上の節点
間に伸縮自在な伸長部材を架設して端部を前記節点に回
動自在に連結した折畳み展開自在な複数の第３の立体ト
ラスと、前記第１乃至第３の立体トラスの伸長部材を伸
縮駆動して該第１乃至第３の立体トラスを折畳み及び展
開する駆動手段とを備え、前記第１及び第３の立体トラ
スを、その棒状部材、折曲部材及び伸長部材の総部材Ｍ
が各節点の数Ｊに対してＭ＝3J−６となるように組合わ
せ設定して構成したものである。

（作用）上記構成によれば、第１乃至第３の立体トラスはその
伸長部材が駆動手段に伸縮駆動されると、展開及び折畳
みがなされ、該伸長部材の伸長制御に応じて、所望の幾
何学的形状及び力学的特性に可変設定される。

（実施例）以下、この発明の実施例について、図面を参照して詳
細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係るトラス構造体を示
すもので、例えば、略中心に第１の立体トラス10が１個
配置される。そして、この第１の立体トラス10の周囲部
には第２の立体トラス11が８個配置され、この第２の立
体トラス11の周囲部には第３の立体トラス12が16個配置
される。これら第１乃至第３の立体トラス10〜12は互い
に対向する面が共用されており、例えば宇宙空間に構築
されるプラットフォームとして使用される。

すなわち、これら第１乃至第３の立体トラス10〜12
は、第２図に示すように、一般的に直交座標系の節点を
（i,j,k）で表す場合、一辺の長さＡを定数とすると、
（Ai,Aj,Ak）となり、例えば、Ａを10cmとして、ｉ＝ｊ
＝ｋ＝１とすると、（10、0,10、0,10、０）という座標
値の点となるもので、節点（i,j,0）、（i,j,1）、（i,
j＋1,0）、（ｉ＋1,j,0）、（i,j＋1,1）、（ｉ＋1,j＋
1,0）、（i,j＋1,1）、（ｉ＋1,j＋1,1）を有する立方
体で表示されるものである。そして、このうち第１の立
体トラス10は、第３図に示すように、それぞれ10本の棒
状部材、例えば連結部材13が立方体状に組合わされて各
節点（i,j,0）、（i,j,1）、（i,j＋1,0）、（ｉ＋1,j,
0）、（i,j＋1,1）、（ｉ＋1,j＋1,0）、（i,j＋1,
1）、（ｉ＋1,j＋1,1）が支持部材14,15（第４図（ａ）
（ｂ）参照）を介して回動自在に連結されており、その
上下面となる相対向する２平面の対角線上の節点（i,j,
1）と（ｉ＋1,j＋1,1）及び（ｉ＋1,j,0）と（i,j＋1,
0）間には折曲自在な折曲部材16が配置されて上記支持
部材14（第４図（ａ）参照）を介して回動自在に連結さ
れる。そして、この第１の立体トラス10の周囲の４平面
の対角線上の上記節点（i,j,1）と（ｉ＋1,j,0）、（ｉ
＋1,j,0）と（ｉ＋1,j＋1,1）、（ｉ＋1,j＋1,1）と、
（i,j＋1,0）及び（i,j＋1,0）と（i,j,1）間には伸縮
自在な伸長部材17が配置されて支持部材14（第４図
（ａ）参照）を介して回動自在に連結される。

また、上記第２の立体トラス11は、第５図に示すよう
に、それぞれ10本の連結部材13が立方体状に組合わされ
て各節点（i,j,0）、（i,j,1）、（i,j＋1,0）、（ｉ＋
1,j,0）、（i,j＋1,1）、（ｉ＋1,j＋1,0）、（i,j＋1,
1）、（ｉ＋1,j＋1,1）が支持部材14,15,18を介して回
動自在に連結されており、その上下面となる相対向する
２平面の対角線上の上記節点（i,j,1）と（ｉ＋1,j＋1,
1）及び（ｉ＋1,j,0）と（i,j＋1,0）間には折曲自在な
折曲部材16が配置されて支持部材14,18を介して回動自
在に連結される。そして、この第２の立体トラス11の周
囲の３平面の対角線上の上記節点（i,j,1）と（ｉ＋1,
j,0）、（ｉ＋1,j,0）と（ｉ＋1,j＋1,1）及び（ｉ＋1,
j＋1,1）と（i,j＋1,0）間には伸縮自在な伸長部材17が
配置されて上記支持部材14,18を介して回動自在に連結
される。

そして、上記第３の立体トラス12は、第６図に示すよ
うに、それぞれ10本の連結部材13が立方体状に組合わさ
れて各節点（i,j,0）、（i,j,1）、（i,j＋1,0）、（ｉ
＋1,j,0）、（i,j＋1,1）、（ｉ＋1,j＋1,0）、（i,j＋
1,1）、（ｉ＋1,j＋1,1）が支持部材15,19を介して回動
自在に連結されており、前記立方体状の対向する２平面
の平面間における対角線上の節点（i,j,1）と（ｉ＋1,j
＋1,0）間には伸縮自在な伸長部材17が配置されて上記
支持部材19を介して回動自在に連結される。

さらに、上記第１乃至第３の立体トラス10〜12の各伸
長部材17には、例えば一体的に伸縮駆動用のアクチュエ
ータ20が配設されており、図示しない制御部からのコマ
ンド信号に応動して上記アクチュエータ20が駆動制御さ
れると、選択的に折畳み展開制御される。

上記構成によるトラス構造体は、１個の第１の立体ト
ラス10と８個の第２の立体トラス11と16個の第３の立体
トラス12で構成され、その連結部材13、折曲部材16及び
伸長部材17の総部材数Ｍが節点の数をＪとした場合、Ｍ
＝3J−６となり、伸長部材17の総数が36本となる。これ
ら第１乃至第３の立体トラス10〜12はアクチュエータ20
を駆動制御することにより、各伸長部材17の伸長が制御
されて、第７図（ａ）〜（ｃ）に示す如く展開状態から
折畳み状態（折畳み状態から展開状態）に駆動制御さ
れ、第１図に示すような平面状に形成される。そして、
第１図に示すトラス構造が熱等により変形した場合に
は、再びアクチュエータ20が適宜に駆動されて所望の伸
長部材17の伸縮が調整されて元の形状に補正される。

また、上記トラス構造は、図示しない振動体を搭載し
た場合には、該振動体の振動に対応してアクチュエータ
20を介して伸長部材17を伸縮駆動することで制振エレメ
ントとしても使用される。そして、振動体との干渉を防
止するべく、振動特性の調整する必要が生じた場合に
は、伸長部材17を伸縮制御して干渉しない所望の形状に
より適宜調整して、力学的特性を可変することにより、
振動特性の調整にも使用可能となる。

このように、上記トラス構造体は第１乃至第３の立体
トラス10〜12を組合わせて、各連結部材13,折曲部材16
及び伸長部材17の総部材数Ｍが3J−６となるように設定
したことにより、例えば、従来の展開トラスで構成した
場合の約80％で構成することができるため、可及的に軽
量化が実現する。また、トラス構造に、例えば変形が生
じた場合においても、その伸長部材17の伸縮制御により
形状の補正が容易に可能となることにより、従来のよう
に別途、変形補正機構を備えなくて済むために、構成の
簡略化と共に、軽量化の向上が実現する。

なお、上記実施例では、展開状態で平面状のトラス構
造に形成した場合で説明したが、この幾何学的形状に限
ることなく、その伸長部材17の伸縮制御により第８図に
示すようにパラボラアンテナ21の支持構造に適する回転
放物面に形成することも可能であると共に、第９図及び
第10図に示す如き、一方向放物面及び双曲放物面を形成
することも可能である。

また、上記実施例では、第１の立体トラス10を１個、
第２の立体トラス11を８個、第３の立体トラス12を16個
用いて構成した場合で説明したが、これに限ることな
く、適用可能で、上記第１乃至第３の立体トラス10〜12
を適宜組合わせて、節点の数をＪとした場合、総部材数
Ｍを3J−６となるように設定することで各種の形状寸法
のトラス構造を構成することが可能である。

さらに、この発明は宇宙空間に構築する支持構造体に
適用するだけに限ることなく、例えば、地上に建築する
室内野球スタジアム等の展開屋根としても適用可能であ
る。よって、この発明は上記実施例に限ることなく、そ
の他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を
実現し得ることは勿論のことである。

［発明の効果］以上詳述したように、この発明によれば、構成簡易に
して、構造体としての幾何学適形状及び力学的特性を調
整し得るようにしたトラス構造体を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るトラス構造体を示す
構成図、第２図は第１図の立方体の組合わせ構成を説明
するために示した図、第３図乃至第６図はそれぞれ第１
図の第１乃至第３の立体トラスの詳細を説明するために
示した図、第７図は第１図の展開・折畳み状態を示す
図、第８図乃至第10図はそれぞれこの発明の他の実施例
を示す構成図である。 10……第１の立体トラス、11……第２の立体トラス、12
……第３の立体トラス、14,15,18,19……支持部材、16
……折曲部材、17……伸長部材、20……アクチュエー
タ、21……パラボラアンテナ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の棒状部材を立方体状の骨組み構造に
組合わせて各節点を回動自在に連結し、前記立方体状の
対向する２平面の平面内の各対角線上の節点間に中間部
が折曲自在な折曲部材を架設して端部を前記節点に回動
自在に連結し、かつ前記立方体状の他の４平面の平面内
の各対角線上の節点間に伸縮自在な伸長部材を架設して
端部を前記節点に回動自在に連結した折畳み展開自在な
第１の立体トラスと、この第１の立体トラスの他の４平面を囲んで配置されて
一体結合されるものであって、複数の棒状部材を立方体
状の骨組み構造に組合わせて各節点を回動自在に連結
し、前記立方体状の対向する２平面の各平面内の対角線
上の節点間に中間部が折曲自在な折曲部材を架設して端
部を前記節点に回動自在に連結し、かつ前記立方体状の
他の４平面のうちの３平面の各平面内の対角線上の節点
間に伸縮自在な伸長部材を架設して端部を前記節点に回
動自在に連結した折畳み展開自在な複数の第２の立体ト
ラスと、この複数の第２の立体トラスの周囲を囲んで配置されて
一体結合されるものであって、複数の棒状部材を立方体
状の骨組み構造に組合わせて各節点を回動自在に連結
し、前記立方体状の対向する２平面の平面間における対
角線上の節点間に伸縮自在な伸長部材を架設して端部を
前記節点に回動自在に連結した折畳み展開自在な複数の
第３の立体トラスと、前記第１乃至第３の立体トラスの伸長部材を伸縮駆動し
て該第１乃至第３の立体トラスを折畳み及び展開する駆
動手段とを具備し、前記第１及び第３の立体トラスを、その棒状部材、折曲
部材及び伸長部材の総部材Ｍが各節点の数Ｊに対してＭ
＝3J−６となるように組合わせ設定したこを特徴とする
トラス構造体。