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特開2023-8346網射出装置、網発射装置の設計方法および宇宙デブリ・不審飛行体の捕獲・処理方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023008346
(43)【公開日】2023-01-19
(54)【発明の名称】網射出装置、網発射装置の設計方法および宇宙デブリ・不審飛行体の捕獲・処理方法
(51)【国際特許分類】
B64D 7/08 20060101AFI20230112BHJP
B64C 39/02 20060101ALI20230112BHJP
B64G 1/22 20060101ALI20230112BHJP
F41B 15/00 20060101ALI20230112BHJP
【ＦＩ】
B64D7/08
B64C39/02
B64G1/22 100Z
F41B15/00 Z
【審査請求】有
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021111851
(22)【出願日】2021-07-05
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2021-11-17
(71)【出願人】
【識別番号】305027401
【氏名又は名称】東京都公立大学法人
(74)【代理人】
【識別番号】100190230
【弁理士】
【氏名又は名称】荒井 良吉
(72)【発明者】
【氏名】小島 広久
(57)【要約】 （修正有）
【課題】網を均等に展開するように射出でき、宇宙航行体や航空機に搭載しやすい小型化された網射出装置を提供する。
【解決手段】網射出方向に開口した網収納凹部３０を備えた装置本体１０と、網収納凹部３０に収容され、捕獲対象物を捕獲するための網６０と、網６０の外周のそれぞれの箇所に直接または、紐を介して取付けられた複数の錘４０と、装置本体１０に設けられ、複数の錘４０を、網射出方向から所定角度で広がる放射状の方向に、バネを用いてそれぞれ射出する複数の錘射出機構２０と、外部からの信号に応じて複数の錘射出機構２０を作動させるアクチュエータと、を有し、複数の錘射出機構２０が複数の錘４０を射出することにより、錘４０に接続された網６０を網収容凹部３０から網射出方向に射出して展開するように構成した。
【選択図】図１
【解決手段】網射出方向に開口した網収納凹部３０を備えた装置本体１０と、網収納凹部３０に収容され、捕獲対象物を捕獲するための網６０と、網６０の外周のそれぞれの箇所に直接または、紐を介して取付けられた複数の錘４０と、装置本体１０に設けられ、複数の錘４０を、網射出方向から所定角度で広がる放射状の方向に、バネを用いてそれぞれ射出する複数の錘射出機構２０と、外部からの信号に応じて複数の錘射出機構２０を作動させるアクチュエータと、を有し、複数の錘射出機構２０が複数の錘４０を射出することにより、錘４０に接続された網６０を網収容凹部３０から網射出方向に射出して展開するように構成した。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
網射出方向に開口した網収納凹部を備えた装置本体と、
前記網収納凹部に収容され、捕獲対象物を捕獲するための網と、
前記網の外周のそれぞれの箇所に直接または、紐を介して取付けられた複数の錘と、
前記装置本体に設けられ、前記複数の錘を、前記網射出方向から所定角度で広がる放射状の方向に、バネを用いてそれぞれ射出する複数の錘射出機構と、
外部からの信号に応じて前記複数の錘射出機構を作動させるアクチュエータと、
を有し、
前記複数の錘射出機構が前記複数の錘を射出することにより、当該錘に接続された前記網を前記網収容凹部から前記網射出方向に射出して展開するように構成された、網射出装置。
前記網収納凹部に収容され、捕獲対象物を捕獲するための網と、
前記網の外周のそれぞれの箇所に直接または、紐を介して取付けられた複数の錘と、
前記装置本体に設けられ、前記複数の錘を、前記網射出方向から所定角度で広がる放射状の方向に、バネを用いてそれぞれ射出する複数の錘射出機構と、
外部からの信号に応じて前記複数の錘射出機構を作動させるアクチュエータと、
を有し、
前記複数の錘射出機構が前記複数の錘を射出することにより、当該錘に接続された前記網を前記網収容凹部から前記網射出方向に射出して展開するように構成された、網射出装置。
【請求項2】
射出した後の前記網を前記装置本体に係留するための紐をさらに有する請求項１に記載の網射出装置。
【請求項3】
各前記複数の錘は略円柱状を有し、
各前記複数の錘射出機構は、一端部に射出口を有し内部に前記錘を保持する略筒状のガイドと、前記ガイドの内部の他端部側に配置されて前記錘を射出口方向に付勢するバネと、前記錘を係止するストッパーと、を含み、
前記ストッパーによる前記錘の係止は、前記アクチュエータによって解除され、それにより前記錘が前記バネによって前記射出口から射出されるように構成されている、請求項１に記載の網射出装置。
各前記複数の錘射出機構は、一端部に射出口を有し内部に前記錘を保持する略筒状のガイドと、前記ガイドの内部の他端部側に配置されて前記錘を射出口方向に付勢するバネと、前記錘を係止するストッパーと、を含み、
前記ストッパーによる前記錘の係止は、前記アクチュエータによって解除され、それにより前記錘が前記バネによって前記射出口から射出されるように構成されている、請求項１に記載の網射出装置。
【請求項4】
前記アクチュエータは、全ての前記ストッパーを固定する一本の締結線と、当該締結線を切断する切断装置を含み、前記切断装置を作動させて前記締結線を切断することにより、各ストッパーによる錘の係止を同時に解除して、錘を同時に射出することを特徴とする、請求項３に記載の網射出装置。
【請求項5】
前記バネは、前記ガイドの内部に、前記他端部側から挿入して配置できるようになっている、請求項３に記載の網射出装置。
【請求項6】
前記網収納凹部を覆う蓋をさらに有し、当該蓋は、前記複数の錘と同数の分離した小部分からなり、各小部分は、各錘と一体的に射出されるように構成されている、請求項１に記載の網射出装置。
【請求項7】
前記網収納凹部を覆う蓋をさらに有し、当該蓋は、ヒンジ部分を介して装置本体に枢支され、前記網の射出時に前記網収容凹部を開放するように構成されている、請求項１に記載の網射出装置。
【請求項8】
網射出方向に開口した網収納凹部を備えた装置本体と、
前記網収納凹部に収容され、捕獲対象物を捕獲するための網と、
前記網の外周のそれぞれの箇所に取付けられた複数の錘と、
前記装置本体に設けられ、前記複数の錘を、前記網射出方向から所定角度で広がる放射状の方向に、バネを用いてそれぞれ射出する複数の錘射出機構と、
を有する網射出装置の設計方法であって、
前記網の形状と当該網を形成する紐の直径ｄを決定するステップと、
前記決定した網の形状から前記紐の全長Ｌallを算出するとともに、前記直径ｄから当該紐の断面積Ａを算出し、前記全長Ｌallに前記断面積Ａを乗じて前記網の体積Ｖｓｔｒを算出するステップと、
前記網収容凹部の体積Ｖを、前記網の体積Ｖｓｔｒを所定の充填率ｐで除算した値に設定するステップと
を含む、網射出装置の設計方法。
前記網収納凹部に収容され、捕獲対象物を捕獲するための網と、
前記網の外周のそれぞれの箇所に取付けられた複数の錘と、
前記装置本体に設けられ、前記複数の錘を、前記網射出方向から所定角度で広がる放射状の方向に、バネを用いてそれぞれ射出する複数の錘射出機構と、
を有する網射出装置の設計方法であって、
前記網の形状と当該網を形成する紐の直径ｄを決定するステップと、
前記決定した網の形状から前記紐の全長Ｌallを算出するとともに、前記直径ｄから当該紐の断面積Ａを算出し、前記全長Ｌallに前記断面積Ａを乗じて前記網の体積Ｖｓｔｒを算出するステップと、
前記網収容凹部の体積Ｖを、前記網の体積Ｖｓｔｒを所定の充填率ｐで除算した値に設定するステップと
を含む、網射出装置の設計方法。
【請求項9】
網射出方向に開口した網収納凹部を備えた装置本体と、
前記網収納凹部に収容され、捕獲対象物を捕獲するための網と、
前記網の外周のそれぞれの箇所に取付けられた複数の錘と、
前記装置本体に設けられ、前記複数の錘を、前記網射出方向から所定角度Θで広がる放射状の方向に、バネを用いてそれぞれ射出する複数の錘射出機構と、
を有する網射出装置の設計方法であって、
前記捕獲対象物の大きさを想定するステップと、
前記想定した対象物の大きさに基づいて前記網の中心から当該網の外周までの距離Ｒｆを設定するステップと、
捕獲時の前記装置本体から前記捕獲対象物までの距離Ｄを設定するステップと、
前記設定した距離Ｒｆ及び距離Ｄに基づいて前記所定角度Θを式Θ＝tan-1（Ｄ／Ｒｆ）で算出した値に設定するステップと
を含む、網射出装置の設計方法。
前記網収納凹部に収容され、捕獲対象物を捕獲するための網と、
前記網の外周のそれぞれの箇所に取付けられた複数の錘と、
前記装置本体に設けられ、前記複数の錘を、前記網射出方向から所定角度Θで広がる放射状の方向に、バネを用いてそれぞれ射出する複数の錘射出機構と、
を有する網射出装置の設計方法であって、
前記捕獲対象物の大きさを想定するステップと、
前記想定した対象物の大きさに基づいて前記網の中心から当該網の外周までの距離Ｒｆを設定するステップと、
捕獲時の前記装置本体から前記捕獲対象物までの距離Ｄを設定するステップと、
前記設定した距離Ｒｆ及び距離Ｄに基づいて前記所定角度Θを式Θ＝tan-1（Ｄ／Ｒｆ）で算出した値に設定するステップと
を含む、網射出装置の設計方法。
【請求項10】
請求項１の網射出装置を宇宙航行体に搭載し、当該網射出装置から宇宙デブリに向けて網を射出し、宇宙デブリに絡ませて当該宇宙デブリを捕獲し、前記宇宙航行体ごと大気圏に突入させて除去する、宇宙デブリの除去方法。
【請求項11】
請求項１の網射出装置を宇宙航行体に搭載し、当該網射出装置から宇宙デブリに向けて導電性テザー付きの網を射出し、当該宇宙デブリに絡ませて前記網射出装置から放すことにより、当該宇宙デブリを、当該導電性テザーに加わるローレンツ力で失速させ、大気圏に突入させて除去する、宇宙デブリの除去方法。
【請求項12】
請求項１の網射出装置を航空機に搭載し、当該網射出装置から不審飛行体に向けて網を射出し、当該不審飛行体に絡ませて、当該不審飛行体捕獲する、不審飛行体の捕獲方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、網射出装置、網発射装置の設計方法及びこれを用いた宇宙デブリや不審飛行物体を捕獲・処理する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、宇宙空間の地球を周回するゴミ、いわゆる宇宙デブリは、万一宇宙船や宇宙ステーションと衝突すると深刻な損害をもたらすので、その除去が課題になっている。
ドローンも、安価な無人航空機としての応用が進み、飛行禁止区域を不正な目的で飛行させたり、無人兵器として攻撃に使われたりする場合もある。このようなドローンを含む不審飛行体の捕獲と無効化が課題になっている。
ドローンも、安価な無人航空機としての応用が進み、飛行禁止区域を不正な目的で飛行させたり、無人兵器として攻撃に使われたりする場合もある。このようなドローンを含む不審飛行体の捕獲と無効化が課題になっている。
【0003】
宇宙デブリや不審飛行体を捕獲する方法として、ロボットアーム、ハプーン、テザーネット（網）が研究されており、テザーネット（網）を用いた対象物体の捕獲システム・装置は、防犯装置、ドローン捕獲システムとして、いくつかの文献で特許化されている(特許文献１～５)。また、宇宙デブリ捕獲実験が欧州で行われている。
【0004】
対象物体捕獲用の網射出装置は、収納箱に収納した網の周囲にいくつかの錘を装着し、対象物体からある程度の距離離れた所から錘・網を収納箱から射出し、網を対象物体に絡ませることにより、対象物体を捕獲・拘束することを意図したものである。網の広さが対象物体に比べ十分に広い場合、対象物体を容易に捕獲・拘束できる利点を有する。
【0005】
網射出装置を実現するためには、網、網を収納するための収納箱・ケース、網の外周の数か所または網の外周の数か所に装着した紐の先端に取り付けた錘、網を前方へ放射状に射出し、網を展開するための射出機構が必要である。
【0006】
網を前方へ射出するための力を生み出す方法としては、弾薬による方法(特許文献１)や、射出用ガスを使用する方法 (特許文献２)、バネを使用する方法（特許文献４，５）が提案されている。網を展開する機構としては、錘を前方に射出するための火薬とは別の火薬により錘を放射方向に拡散させたり（特許文献１，２）、網射出前の飛翔体を回転させて、その遠心力で錘を放射方向に拡散させたり（特許文献４）、漏斗型のガイドを用いて錘を拡散させたり（特許文献５）している。また、錘の固定・解放手段としては、ソレノイドコイルを通電させて錘を固定する方式が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2000-513089号公報
【特許文献2】特開2021-063616号公報
【特許文献3】国際公開第WO2018/016017号
【特許文献4】米国特許第10197365号
【特許文献5】特開2016-215874号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記既存の網射出装置のうち、網の射出や展開に高圧ガスや火薬を利用する網射出装置では、宇宙での扱いが難しく、地上で使用する場合も、充填や交換が容易でなく、再利用も困難であるという問題がある。このため、特許文献４、５の装置などでは、バネを網の射出手段として用いているが、網の展開については、さらに安定性を向上させることが望ましい。
また、錘の固定・解放に従来のソレノイドコイルを使用する方式は、常時通電が必要なので、ロケットから切り離されるまで電源が入らない宇宙航行体には搭載困難で、不審飛行体の捕獲目的でドローンに搭載する場合、ドローンの電池の容量を消費してしまうという問題もある。
また、錘の固定・解放に従来のソレノイドコイルを使用する方式は、常時通電が必要なので、ロケットから切り離されるまで電源が入らない宇宙航行体には搭載困難で、不審飛行体の捕獲目的でドローンに搭載する場合、ドローンの電池の容量を消費してしまうという問題もある。
【0009】
また、既存の網射出装置は、網の射出口を塞いだ蓋形状の物体を網射出時に同時に切り離すため、宇宙空間で使用する場合、宇宙デブリを新たに発生させる問題を有する。この問題を防ぐために、蓋を網の一部に接続した状態で射出する場合、作用する力に片寄りが生じ、網が均等に展開しない問題点を有する。
【0010】
宇宙デブリの大きさは大小さまざまであると考えられる。必要な網の広さ、および網目の間隔は捕獲対象の大きさに依存し、網収納のための収納空間体積は網目の間隔、網の一辺の長さ、網の線の太さ、網の収納効率に依存する。さらに、対象物体を確実に捕獲できるよう網が十分に展開された状態に至るまでに要する移動距離は錘の射出角度に依存し、網収納空間体積は錘の射出角度を決めるガイドの角度に依存する。宇宙で使用する場合、重量・体積は小さいことが望ましく、対象物体に網が衝突するときに網が十分に展開された状態であることが捕獲対象の確実な捕獲のために必要なことである。従って、捕獲対象に応じた適切な諸元を選択し、軽量かつ小型の装置を作成しなければならないが、単純な線形関係ではないため、適切な装置諸元を容易に決めることができない問題点を有する。
【0011】
（発明の目的）
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、バネを用いて網を均等に展開するように射出でき、宇宙でも新たな宇宙デブリを発生させずに使用できるとともに、宇宙航行体や航空機に搭載しやすい小型化された網射出装置及びこの網射出装置の適切な諸元を決める設計方法を提供すること、さらにこれを用いた宇宙デブリや不審飛行物体を捕獲・処理する方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、バネを用いて網を均等に展開するように射出でき、宇宙でも新たな宇宙デブリを発生させずに使用できるとともに、宇宙航行体や航空機に搭載しやすい小型化された網射出装置及びこの網射出装置の適切な諸元を決める設計方法を提供すること、さらにこれを用いた宇宙デブリや不審飛行物体を捕獲・処理する方法を提供することを目的とする。
【0012】
本発明のさらに他の目的および利点は、一部は明白であり、一部は明細書および図面から明らかになる。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記課題を解決するため、本発明の網射出装置は、
網射出方向に開口した網収納凹部を備えた装置本体と、
前記網収納凹部に収容され、捕獲対象物を捕獲するための網と、
前記網の外周のそれぞれの箇所に直接または、紐を介して取付けられた複数の錘と、
前記装置本体に設けられ、前記複数の錘を、前記網射出方向から所定角度で広がる放射状の方向に、バネを用いてそれぞれ射出する複数の錘射出機構と、
外部からの信号に応じて前記複数の錘射出機構を作動させるアクチュエータと、
を有し、
前記複数の錘射出機構が前記複数の錘を射出することにより、当該錘に接続された前記網を前記網収容凹部から前記網射出方向に射出して展開するように構成されたことを特徴とする。
この構成により、錘を放射状の方向等に射出するので、網を確実に均等に展開させることができる。また、錘の射出手段としてバネを用いたため、火薬や高圧ガスが不要で宇宙空間のような過酷な場所でもより扱いやすいという利点を有する。
網射出方向に開口した網収納凹部を備えた装置本体と、
前記網収納凹部に収容され、捕獲対象物を捕獲するための網と、
前記網の外周のそれぞれの箇所に直接または、紐を介して取付けられた複数の錘と、
前記装置本体に設けられ、前記複数の錘を、前記網射出方向から所定角度で広がる放射状の方向に、バネを用いてそれぞれ射出する複数の錘射出機構と、
外部からの信号に応じて前記複数の錘射出機構を作動させるアクチュエータと、
を有し、
前記複数の錘射出機構が前記複数の錘を射出することにより、当該錘に接続された前記網を前記網収容凹部から前記網射出方向に射出して展開するように構成されたことを特徴とする。
この構成により、錘を放射状の方向等に射出するので、網を確実に均等に展開させることができる。また、錘の射出手段としてバネを用いたため、火薬や高圧ガスが不要で宇宙空間のような過酷な場所でもより扱いやすいという利点を有する。
【0014】
前記網射出装置は、射出した後の前記網を前記装置本体に係留するための紐をさらに有することが好ましい。
この構成により、捕獲した対象物を網係留装置に確保することができる。
この構成により、捕獲した対象物を網係留装置に確保することができる。
【0015】
各前記複数の錘は略円柱状を有し、
各前記複数の錘射出機構は、一端部に射出口を有し内部に前記錘を保持する略筒状のガイドと、前記ガイドの内部の他端部側に配置されて前記錘を射出口方向に付勢するバネと、前記錘を係止するストッパーと、を含み、
前記ストッパーによる前記錘の係止は、前記アクチュエータによって解除され、それにより前記錘が前記バネによって前記射出口から射出されるように構成されている、ことが好ましい。
この構成により、錘を係止するストッパーを用いたので、係止を解除するアクチュエータとして様々なものが使用でき、上記の常時通電方式のソレノイドコイルを使用する必要がなく、宇宙航行体やドローン等の航空機に搭載しやすくなる。
各前記複数の錘射出機構は、一端部に射出口を有し内部に前記錘を保持する略筒状のガイドと、前記ガイドの内部の他端部側に配置されて前記錘を射出口方向に付勢するバネと、前記錘を係止するストッパーと、を含み、
前記ストッパーによる前記錘の係止は、前記アクチュエータによって解除され、それにより前記錘が前記バネによって前記射出口から射出されるように構成されている、ことが好ましい。
この構成により、錘を係止するストッパーを用いたので、係止を解除するアクチュエータとして様々なものが使用でき、上記の常時通電方式のソレノイドコイルを使用する必要がなく、宇宙航行体やドローン等の航空機に搭載しやすくなる。
【0016】
前記アクチュエータは、全ての前記ストッパーを固定する一本の締結線と、当該締結線を切断する切断装置を含み、前記切断装置を作動させて前記締結線を切断することにより、各ストッパーによる錘の係止を同時に解除して、錘を同時に射出するように構成されていることが好ましい。
この構成により、簡単な構造で、複数の錘を同時に射出させることができ、網を均等に展開することができる。
この構成により、簡単な構造で、複数の錘を同時に射出させることができ、網を均等に展開することができる。
【0017】
前記バネは、前記ガイドの内部に、前記他端部側から挿入して配置できるようになっている、ことが好ましい。
この構成により、錘を固定した状態でバネの挿入が錘射出口の逆方向から行うことができるので、バネの圧縮・固定作業および交換作業を容易に行うことができる。
この構成により、錘を固定した状態でバネの挿入が錘射出口の逆方向から行うことができるので、バネの圧縮・固定作業および交換作業を容易に行うことができる。
【0018】
前記網収納凹部を覆う蓋をさらに有し、当該蓋は、前記複数の錘と同数の分離した小部分からなり、各小部分は、各錘と一体的に射出されるように構成されていてもよい。
この構成により、蓋の各小部分は錘や網と接続されているので、蓋が新たなデブリとなることがない。また、各小部分は錘と一体的に射出されるので、作用する力に片寄りが生ずることがなく、網を均等に展開することができる。
この構成により、蓋の各小部分は錘や網と接続されているので、蓋が新たなデブリとなることがない。また、各小部分は錘と一体的に射出されるので、作用する力に片寄りが生ずることがなく、網を均等に展開することができる。
【0019】
代替として、前記網収納凹部を覆う蓋をさらに有し、当該蓋は、ヒンジ部分を介して装置本体に枢支され、前記網の射出時に前記網収容凹部を開放するように構成されていてもよい。
この構成により、蓋が装置本体から離れることがないので、新たなデブリを発生させることがない。
この構成により、蓋が装置本体から離れることがないので、新たなデブリを発生させることがない。
【0020】
本発明の網射出装置の設計方法は、前記網射出装置を設計する方法であって、
前記網の形状と当該網を形成する紐の直径ｄを決定するステップと、
前記決定した網の形状から前記紐の全長Ｌallを算出するとともに、前記直径ｄから当該紐の断面積Ａを算出し、前記全長Ｌallに前記断面積Ａを乗じて前記網の体積Ｖｓｔｒを算出するステップと、
前記網収容凹部の体積Ｖを、前記網の体積Ｖｓｔｒを所定の充填率ｐで除算した値に設定するステップと、を含む方法である。
この設計方法により、網収容凹部の体積を必要十分な値とすることができ、網射出装置を極力小型化できるので、宇宙航行体や航空機に取付けて使用するのに適したものとすることができる。
前記網の形状と当該網を形成する紐の直径ｄを決定するステップと、
前記決定した網の形状から前記紐の全長Ｌallを算出するとともに、前記直径ｄから当該紐の断面積Ａを算出し、前記全長Ｌallに前記断面積Ａを乗じて前記網の体積Ｖｓｔｒを算出するステップと、
前記網収容凹部の体積Ｖを、前記網の体積Ｖｓｔｒを所定の充填率ｐで除算した値に設定するステップと、を含む方法である。
この設計方法により、網収容凹部の体積を必要十分な値とすることができ、網射出装置を極力小型化できるので、宇宙航行体や航空機に取付けて使用するのに適したものとすることができる。
【0021】
本発明の網射出装置の設計方法は、前記網射出装置を設計する方法であって、
前記捕獲対象物の大きさを想定するステップと、
前記想定した対象物の大きさに基づいて前記網の中心から当該網の外周までの距離Ｒｆを設定するステップと、
捕獲時の前記装置本体から前記捕獲対象物までの距離Ｄを設定するステップと、
前記設定した距離Ｒｆ及び距離Ｄに基づいて前記所定角度Θを式Θ＝tan-1（Ｄ／Ｒｆ）で算出した値に設定するステップと、を含むものであってもよい。
この方法で設計された網射出装置では、捕獲対象物に到達する直前に網が十分に展開するので、捕獲対象物を捕獲しやすくなる。
前記捕獲対象物の大きさを想定するステップと、
前記想定した対象物の大きさに基づいて前記網の中心から当該網の外周までの距離Ｒｆを設定するステップと、
捕獲時の前記装置本体から前記捕獲対象物までの距離Ｄを設定するステップと、
前記設定した距離Ｒｆ及び距離Ｄに基づいて前記所定角度Θを式Θ＝tan-1（Ｄ／Ｒｆ）で算出した値に設定するステップと、を含むものであってもよい。
この方法で設計された網射出装置では、捕獲対象物に到達する直前に網が十分に展開するので、捕獲対象物を捕獲しやすくなる。
【0022】
本発明の宇宙デブリの処理方法は、上記の網射出装置を宇宙航行体に取付け、当該網射出装置から宇宙デブリに向けて網を射出し、宇宙デブリに絡ませて当該宇宙デブリを捕獲し、前記宇宙航行体ごと大気圏に突入させて除去することを特徴とする。
【0023】
本発明の宇宙デブリの他の処理方法は、上記の網射出装置を宇宙航行体に取付け、当該網射出装置から宇宙デブリに向けて導電性テザー付きの網を射出し、当該宇宙デブリに絡ませて前記網射出装置から放すことにより、当該宇宙デブリを、当該導電性テザーに加わるローレンツ力で失速させ、大気圏に自然落下させて除去することを特徴とする。
【0024】
本発明の不審飛行体の捕獲方法は、上記の網射出装置を航空機に取付け、当該網射出装置から不審飛行体に向けて網を射出し、当該不審飛行体に絡ませて当該不審飛行体捕獲することを特徴とする。
【発明の効果】
【0025】
本発明によれは、網に取付けた複数の錘を、網射出方向から所定角度で広がる放射状の方向に、バネを用いてそれぞれ射出する複数の錘射出機構を設けたので、取り扱いが容易で、網を均等に展開するように射出できる。また、本発明の実施形態では、錘射出機構に錘を係止するストッパーを設けることにより、従来の常時通電式ソレノイドが不要で、宇宙航行体や航空機に搭載しやすくなる。また、網収納凹部を覆う蓋を、錘と一体化するか、装置本体に枢支して開閉する構造にすることにより、新たな宇宙デブリ発生を防ぐことができる。また、網収容凹部の体積を、網の体積と所定の充填率から決定する設計方法により、小型化して宇宙航行体や航空機に搭載しやすい網射出装置を提供することができる。その結果、宇宙デブリや不審飛行体等を捕獲する性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
本発明をより完全に理解するために、以下の説明および添付の図面を参照する。
【図1】本発明の実施形態の網射出装置の一例を示す断面図。
【図4】バネ固定板を示す概略図。
【図5】錘ストッパーと通常型の錘を示す概略図。
【図6】錘ストッパーを固定・解放するための固定用締結線の経路を示す図。
【図7】錘ストッパーの回転角度を示す図。
【図8】錘射出機構の動作を示す図。
【図9】蓋つき錘を示す概略図。
【図10】本体構造に取り付けられた通常型の開閉蓋を示す図。
【図11】網の形状の説明図であり、(ａ)は正方形の網、(ｂ)は蜘蛛の巣状の網を示す。
【図12】展開完了時の網と捕獲対象まで距離と錘射出角度との関係を示す説明図。
【図13】本発明の網射出装置により宇宙デブリを処理する第１の方法を示す説明図。
【図14】本発明の網射出装置により宇宙デブリを処理する第２の方法を示す説明図。
【図15】本発明の網射出装置により不審飛行体を捕獲する方法を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、本発明の網射出装置について、図面を用いて説明する。
【0028】
図１は網射出装置の一例を示す断面図、図２はガイド固定のための本体構造体を上部から見た斜視図である。網射出装置１０は、本体構造体１１、錘射出機構２０、網収納ケース３０、錘４０（蓋つき錘４０Ａ）、網係留用テザー接続支柱５０、網６０を有する。尚、本体構造体１１と網収納ケース３０を合わせて「装置本体」とも呼び、網収納ケース内部を「網収納凹部」とも呼ぶ。
【0029】
（本体構造体）
図２に示すように、本体構造体１１は網射出開口部１１ａを有し、網射出開口部１１ａ側から見て、錘の数(ｎ)に応じて正ｎ角柱、またはほぼ円筒形である。ただし、ほぼ円筒形の場合、開閉蓋が取り付け可能な辺を有する。本体構造体１１は側面に側面中央支柱１１ｂを有する。本体構造体１１には内部空間があり、網収納ケース３０（図１参照）が底面中央に設置されている。本体構造体１１の形が正ｎ角柱の場合、正ｎ角形の角部分の内側に錘射出機構２０（図１参照）が設置されており、本体構造体１１の形が円筒形の場合、円中心等角度で円筒形内側に錘射出機構２０が設置されている。
図２に示すように、本体構造体１１は網射出開口部１１ａを有し、網射出開口部１１ａ側から見て、錘の数(ｎ)に応じて正ｎ角柱、またはほぼ円筒形である。ただし、ほぼ円筒形の場合、開閉蓋が取り付け可能な辺を有する。本体構造体１１は側面に側面中央支柱１１ｂを有する。本体構造体１１には内部空間があり、網収納ケース３０（図１参照）が底面中央に設置されている。本体構造体１１の形が正ｎ角柱の場合、正ｎ角形の角部分の内側に錘射出機構２０（図１参照）が設置されており、本体構造体１１の形が円筒形の場合、円中心等角度で円筒形内側に錘射出機構２０が設置されている。
【0030】
本体構造体１１の上部内周部分には、錘ガイド２１上部（図３参照）を本体構造体１１に固定するための治具形状部１１ｄがあり、中央には穴１１ｅがあり、錘の射出口を兼ねている。治具形状部１１ｄの穴１１ｅ内部には錘ガイド２１の向きを指定するためのキー（図示省略）があり、また上部には錘４０と網６０を締結している紐６１（図１１参照）を錘ガイド２１へ誘導するための溝１１ｆが上部にある。
【0031】
本体構造体１１の底面部分には、錘ガイド２１を挿入するための穴１１ｇがあり、穴を塞ぐ板を取りつけるための窪み（図示省略）が本体構造体１１の底面裏側に設けられている。
【0032】
本体構造体１１の上部内周部分の治具形状部１１ｄの穴１１ｅおよび底面部分にある錘ガイド２１挿入のための穴１１ｇの中心線は、本体構造体１１の底面中央から上部に向かう方向に対し、放射状に傾斜角Θが付けられている。これは錘４０を放射状に射出し、網６０を展開するためである。
【0033】
（錘射出機構）
錘射出機構２０は、図３に示すように、錘ガイド２１、圧縮バネ２２、バネ固定板２３、錘ストッパー２４、ストッパー台座２５、からなり、作動アクチュエータとしてのストッパー固定用締結線２６（以後、締結線２６と呼ぶ）及び締結線切断装置２７とともに使用される。
錘射出機構２０は、図３に示すように、錘ガイド２１、圧縮バネ２２、バネ固定板２３、錘ストッパー２４、ストッパー台座２５、からなり、作動アクチュエータとしてのストッパー固定用締結線２６（以後、締結線２６と呼ぶ）及び締結線切断装置２７とともに使用される。
【0034】
錘ガイド２１は薄い板厚の円筒状をしており、側面の一部に錘ストッパー２４の一部を通すための窓２１ａが設けられている。また、錘ガイド２１の上部と下部に切欠き（図示省略）が設けてあり、錘ガイド２１の側面の窓２１ａの向きが、本体構造体１１の内部において外周方向の向きに定まるように、本体構造体１１の治具形状部１１ｄ（図示省略）に設けられたキー部分（図示省略）に填め込まれる。
【0035】
圧縮バネ２２はバネ固定板２３に片側が固定された状態で錘射出口２１ｂの反対側から錘ガイド２１の円筒内部に挿入される。
【0036】
バネ固定板２３には、図４に示すように、圧縮バネ２２を装着するための穴２３ａがあり、穴に圧縮バネ２２の片側の一部を挿入することで圧縮バネ２２をバネ固定板２３に固定する。
【0037】
バネ固定板２３には、圧縮バネ２２を固定する側に傾斜角度Θの斜面２３ｂがあり、斜面２３ｂはバネ固定板２３が本体構造体１１へ固定された状態で外側へ傾いている。
【0038】
バネ固定板２３には錘ガイド２１の下部に設けられた切り欠き部分（図示省略）に填まり込むキー２３ｃおよび本体構造体１１へ固定するためのボルト穴２３ｄがあり、バネ固定板２３は本体構造体１１の底面裏側の窪み部分１１ｈ（図１参照）にボルト固定される。
【0039】
錘ストッパー２４は、図５に示すように、カム形状で枢支部分２４ａを有し、図３に示すように、枢支部分２４ａで回転可能にストッパー台座２５に枢支される。但し、錘ストッパー２４の形状はこれに限られず、ロッド形状部分を有するもので、ストッパー台座２５に平行移動可能に装着されていてもよい。
【0040】
錘ストッパー２４の一部は錘ガイド２１の窓２１ａを通過して錘ガイド２１内部に挿入され、錘ガイド２１に沿って圧縮された圧縮バネ２２の上部に置かれた錘４０をその位置で保持し、圧縮バネ２２の反発エネルギーを蓄える。
【0041】
カム形状の錘ストッパー２４は枢支部分２４ａで回転し、圧縮バネ２２を圧縮、圧縮状態を解放できる角度の範囲を回転することができる。尚、前記ロッド形状の錘ストッパー（図示省略）の場合は圧縮バネ２２の圧縮状態を維持および解放できる位置の範囲でストッパー台座２５に対し水平移動できる。
【0042】
錘ストッパー２４は、錘ガイド２１の窓２１ａを通過して錘ガイド２１内部に挿入され、圧縮バネ２２を圧縮した状態での錘４０の位置を保持した状態のとき錘４０に接する面２４ｂを有し、その面２４ｂの法線方向は錘ガイド２１の円筒の中心軸と平行である。尚、平行移動するロッド形状の錘ストッパー（図示省略）の場合は、錘ガイド２１の窓２１ａを通過して錘ガイド２１に内部に挿入される部分はロッド形状をしている。
【0043】
ストッパー台座２５には錘ストッパー２４の回転を可能にする枢支保持部２５ａが設けられている。尚、ロッド形状の錘ストッパー（図示省略）の場合は、平行移動を可能にするスライド部がストッパー台座２５に設けられている。枢支保持部２５ａの回転軸は、錘ガイド２１の円筒の中心軸に対し垂直であり、かつ、正ｎ角柱の本体構造体１１の中心から頂点に向かう線に垂直または円柱形状をした本体構造体１１の円中心から外部へ向かう線に対し垂直である。尚、水平移動するロッド形状の錘ストッパー（図示省略）の移動方向は、正ｎ角柱の本体構造体１１の中心から頂点に向かう線に対し平行または円柱形状をした本体構造体１１の円中心から外部へ向かう線に対し平行である。
【0044】
ストッパー台座２５は錘ガイド２１の外側に隣接した位置で、本体構造体１１の底面にボルト固定される。
【0045】
錘ストッパー２４は、圧縮バネ２２の圧縮状態での錘４０の位置を保持するための角度・位置で、一本の締結線２６で固定される。
【0046】
錘ストッパー２４は、締結線２６を通すための穴２４ｃを有する。錘ストパー２４は、代替として、締結線２６を引っ掛けるための馬蹄形状部を有してもよい。
【0047】
締結線２６は、図６に示すように、全ての錘ストッパー２４が圧縮バネ２２を圧縮し錘４０を定位置に保持できる長さで、網射出機構２０と本体構造体１１の側面中央支柱１１ｂの外側を交互に経由するような経路で敷設されている。
【0048】
締結線２６には、例えば、太さ１mm程度のナイロンテグスを用いる。締結線２６は、本体構造体１１の側面中央支柱１１ｂに設置された締結線切断装置２７の中を通り、３つの締結線ガイド２８a～２８ｃに沿って敷設され、締結線２６の両端は締結線ガイド２８ｂの部分で固定されている。この締結線ガイド２８a～２８ｃは、ストッパー２４解放時に締結線２６の下方向への動きを妨げない緩やかな凹部を有し、ストッパー２４固定時には締結線２６はこの凹部に位置決めされる。
【0049】
締結線切断装置２７の内部にはニクロムコイルが内蔵されており、直流電流を流すことにより発熱し、発熱した熱で締結線２６を溶断する。尚、締結線切断装置２７は締結線２６を溶断する方式のものに限られず、例えば、ソレノイド又はモータ駆動の刃物を用いて締結線２６を切断する方式のものでもよい。
【0050】
締結線２６が締結線切断装置２７により溶断されると、全てのカム形状の錘ストッパー２４の枢支部分２４ａまわりの回転固定が解除される。その結果、図７及び図８に示すように、各錘ストッパー２４は、錘４０を介した圧縮バネ２２の押圧力により図７に示すように枢支部分２４ａまわりに９０度回転し、圧縮バネ２２の圧縮を解放する。尚、ロッド形状の錘ストッパー（図示省略）の場合は、締結線２６の溶断により、水平移動固定が解除され、ロッド形状の錘ストッパーはスライドして、圧縮バネ２２の圧縮を解放する。
【0051】
圧縮状態が解放された圧縮バネ２２は、図８（ｃ）に示すように錘ガイド２１に沿って錘４０を押し、錘ガイド２１の錘射出口２１ｂから錘４０を射出する。
【0052】
（網収納ケース）
網収納ケース３０は、図１に示すように、外形が正ｎ角錐台または円錐台形状をしており、狭いテーパー側が底面、広いテーパー側が網射出口３０ａ側であり、内側がカップ状の形状をしており、内側に網６０を収納するための空間がある。正ｎ角錐台の形をした網収納ケース３０を、対称位置にある角および対称軸を含む面で切断した断面で見た場合、側面同士のなす角は２Θであり、円錐台の形状をした網収納ケースの側面の頂角は２Θである。
網収納ケース３０は、図１に示すように、外形が正ｎ角錐台または円錐台形状をしており、狭いテーパー側が底面、広いテーパー側が網射出口３０ａ側であり、内側がカップ状の形状をしており、内側に網６０を収納するための空間がある。正ｎ角錐台の形をした網収納ケース３０を、対称位置にある角および対称軸を含む面で切断した断面で見た場合、側面同士のなす角は２Θであり、円錐台の形状をした網収納ケースの側面の頂角は２Θである。
【0053】
網収納ケース３０は網射出口３０ａ側を上方に向いた状態で、正ｎ角錐台の形をした網収納ケース３０の場合は底面の角が射出機構２０の錘ガイド２１に隣接するように底面側で本体構造体１１の底面中央にボルト固定され、円錐台の形をした網収納ケース３０の場合、底面側で本体構造体１１の底面中央にボルト固定される。
【0054】
(蓋の選択)
網６０の広さが広くなく、本体構造体１１の大きさが小さく、網収納ケース３０の網射出口３０ａの面積が小さい場合（例えば100cm2以下の場合）、網６０を牽引・展開するための錘４０には、網収納ケース３０の網射出口３０ａを塞ぐ役目を担う蓋をつけ、蓋つき錘４０Ａ（図９参照）と呼ぶことにする。
網６０の広さが広くなく、本体構造体１１の大きさが小さく、網収納ケース３０の網射出口３０ａの面積が小さい場合（例えば100cm2以下の場合）、網６０を牽引・展開するための錘４０には、網収納ケース３０の網射出口３０ａを塞ぐ役目を担う蓋をつけ、蓋つき錘４０Ａ（図９参照）と呼ぶことにする。
【0055】
一方、網の広さが広く、本体構造体１１が大きく、網収納ケース３０の網射出口３０ａの面積が大きい場合には（例えば100cm2以上の場合）、蓋つき錘４０Ａの構成とはせず、別途、網収納ケース３０の網射出口３０ａを塞ぐ蓋を設ける。以後、開閉蓋４５（図１０参照）と呼ぶことにする。また、蓋をつけない錘は蓋なし錘４０Ｂとも呼ぶことにする。
【0056】
（蓋つき錘）
蓋つき錘４０Ａは、図９に示すように、錘本体４１と蓋４２から構成される。錘本体４１は錘ガイド２１の円筒内部に入り、錘ガイド２１内を移動可能な隙間ができる直径の円柱形状をしており、錘本体４１と網６０とを締結するための紐６１（図１１参照）を結線するための穴４１ａ、および圧縮バネ２２が圧縮された状態での位置にて錘ストッパー２４により錘４０Ａの位置を保持できるための溝４１ｂを側面に有する。また蓋つき錘４０Ａの錘本体４１の上部面は蓋を取り付けるために傾斜角Θの斜面となっており、蓋４２を取り付けるためのボルト穴（図示省略）を有する。
蓋つき錘４０Ａは、図９に示すように、錘本体４１と蓋４２から構成される。錘本体４１は錘ガイド２１の円筒内部に入り、錘ガイド２１内を移動可能な隙間ができる直径の円柱形状をしており、錘本体４１と網６０とを締結するための紐６１（図１１参照）を結線するための穴４１ａ、および圧縮バネ２２が圧縮された状態での位置にて錘ストッパー２４により錘４０Ａの位置を保持できるための溝４１ｂを側面に有する。また蓋つき錘４０Ａの錘本体４１の上部面は蓋を取り付けるために傾斜角Θの斜面となっており、蓋４２を取り付けるためのボルト穴（図示省略）を有する。
【0057】
蓋つき錘４０Ａの蓋４２は、網収納ケース３０の網射出口３０ａを覆うため、扇型または二等辺三角形状の部分を有し、扇型の中心角と二等辺三角形の頂角α[rad]の大きさは、錘４０Ａの数(ｎ)に応じて次式で与えられる。
【数1】
【0058】
網収納ケース３０が円錐台形状の場合、網射出口３０ａを塞ぐことができるよう、蓋つき錘４０Ａの蓋４２の扇型の半径は円形の網収納ケース３０の網射出口３０ａの半径と等しい、もしくはやや大きいものとする。また、蓋４２の扇型の部分の外側には錘本体４１に接続するための長方形状の部分４２ａが存在する。
【0059】
網収納ケース３０が正ｎ角錐台形状の場合、網射出口３０ａを塞ぐことができるよう、蓋つき錘４０Ａの蓋４２の二等辺三角形部分の底辺の長さは、網収納ケース３０の上面側である正ｎ角形の１辺長さと等しい、もしくはやや大きいものとする。また、蓋４２の二等辺三角形部分の底辺側には錘本体４１に接続するための長方形状の部分４２ａが存在する。
【0060】
蓋つき錘４０Ａの蓋４２は薄い板であり、その板厚は1mmから2mm程度である。蓋４２には錘４０Ａにボルト固定できる穴（図示省略）があけられている。蓋つき錘４０Ａの蓋４２には、蓋つき錘４０Ａの重心位置が錘本体４１の円柱中心軸に一致するよう、カウンター質量４３が蓋４２の上面、外側に取り付けられている。
（蓋なし錘）
（蓋なし錘）
【0061】
蓋なし錘４０Ｂは、図５（ｂ）に示すように、錘ガイド２１の円筒内に挿入したときに僅かな隙間ができる直径の円柱形状部分４０ａとその上側の二面取り部分４０ｂからなる。この二面取り部分４０ｂの面取り面に平行に、上端面からスリ割り溝４０ｃが設けられており、錘ストッパー２４がスリ割り溝４０ｃに入ることで錘４０Ｂの錘ガイド２１内での位置が固定される。また、二面取り部分４０ｂは、網６０に係留する紐６１（図１１参照）を締結するための穴４０ｄを有する。
【0062】
（開閉蓋）
開閉蓋４５は、図１０に示すように、薄い板形状をしている。本体構造体１１の外形がｎ角柱の場合、開閉蓋４５は正ｎ角形の形状をしており、本体構造体１１の外形が円柱形の場合、ほぼ円形の形をしており、開閉のためのヒンジ４６を取り付けるための辺を一部に有する。
開閉蓋４５は、図１０に示すように、薄い板形状をしている。本体構造体１１の外形がｎ角柱の場合、開閉蓋４５は正ｎ角形の形状をしており、本体構造体１１の外形が円柱形の場合、ほぼ円形の形をしており、開閉のためのヒンジ４６を取り付けるための辺を一部に有する。
【0063】
開閉蓋４５はヒンジ４６で本体構造体１１に接続され、ヒンジ４６には回転バネ４７が取り付けられており、１８０度回転可能である。開閉蓋４５を閉じて、網射出口３０ａを覆ったとき、回転バネ４７は圧縮される方向である。
【0064】
開閉蓋４５には蓋固定用締結線４８を締結するための穴４５ａがあけられている。開閉蓋４５は、閉じて網射出口３０ａを覆った状態で、蓋固定用締結線４８で固定される。蓋固定用締結線４８には太さは１mm程度のナイロンテグスを用いる。蓋固定用締結線４８は本体構造体１１の側面中央支柱１１ｂの内側に設置された蓋固定用締結線切断装置４９の中を通る。
【0065】
蓋固定用締結線切断装置４９の内部にはニクロムコイルが内蔵されており、直流電流を流すことにより発熱し、発熱した熱で蓋固定用締結線４８を溶断することで、回転バネ４７の回転力により開閉蓋４５を開く。
（網係留用テザー接続支柱）
（網係留用テザー接続支柱）
【0066】
網係留用テザー接続支柱５０は、図１に示すように、細い中空円柱の形をしており、下側にはネジ山が切ってあり、本体構造体１１へ固定される。上部外側には、本体構造体１１へ固定する際、レンチで回転できるよう、六角の形状が施されている。網係留用テザー接続支柱５０の中空部分を通して、網係留用紐５１が本体構造体１１の底面に締結されている。
【0067】
（網）
網６０の素材は、例えば、ケブラー（登録商標）を使用する。網６０は正方形の格子状（以下、単に「正方形」ともいう）もしくは正ｎ角形の蜘蛛の巣状（以下、単に「蜘蛛の巣状」ともいう）とする。網目の間隔(δ)は捕獲対象の最小一辺の長さの半分程度とする。網目の結び目は解けないように二重つなぎで作成する。網６０の外周には網６０の中心から見て等角度に放射状に紐６１がｎ本接続してあり、蓋つき錘４０Ａの穴４１ａまたは蓋なし錘４０Ｂの穴４０ｄに紐６１を通過させ、網６０に接続している。紐６１の長さは網目の間隔１つまたは２つ分程度である。
網６０の素材は、例えば、ケブラー（登録商標）を使用する。網６０は正方形の格子状（以下、単に「正方形」ともいう）もしくは正ｎ角形の蜘蛛の巣状（以下、単に「蜘蛛の巣状」ともいう）とする。網目の間隔(δ)は捕獲対象の最小一辺の長さの半分程度とする。網目の結び目は解けないように二重つなぎで作成する。網６０の外周には網６０の中心から見て等角度に放射状に紐６１がｎ本接続してあり、蓋つき錘４０Ａの穴４１ａまたは蓋なし錘４０Ｂの穴４０ｄに紐６１を通過させ、網６０に接続している。紐６１の長さは網目の間隔１つまたは２つ分程度である。
【0068】
【0069】
網６０を形成するための紐の本数は縦紐に（ｋ＋１）本、横紐（ｋ＋１）本であり、合計２（ｋ＋１）本の紐が必要となる。よって、網を形成するための紐の長さの合計Ｌａｌｌは、結び目に要する長さを無視すれば、次式で与えられる。
【数3】
【0070】
網６０の紐の直径をｄとすると、紐の断面積Ａは次式で与えられる。
【数4】
【0071】
従って、正方形の網６０を形成する紐の体積Ｖｓｔｒは次式で与えられる。
【数5】
【0072】
一方、網収納ケース３０の網６０を収容する空間の体積をＶ（以後、収容体積と呼ぶ）とする。収容体積Ｖを紐の体積Ｖｓｔｒと同じにすると、収容する空間に完璧に網６０を充填するのは不可能であり、また、網同士や網と収納ケース側面との摩擦力が作用することを考慮すると、錘４０を射出し、網を網収納ケース３０から牽引して展開するためには、網を網収納ケース３０内で空間を持たせて収納した方がよい。ここでは収容体積Ｖに対する紐の体積Ｖｓｔｒの割合を充填率ｐと定義する。
【数6】
【0073】
今、便宜上、以下のように定義する
【数7】
【数8】
【0074】
網６０を網収納ケース３０内に充填率ｐで収納する場合、次の等式が成り立つ。
【数9】
【0075】
網収納ケース３０の収容体積Ｖ、充填率ｐ、網の紐の直径をｄ、および網目の間隔δが与えられたとき、正方形の網の一辺の長さＬは、式(9)の２次方程式を解くことで次で与えられる。なお、負の値を与える式は網を形成する一辺の長さＬとして不適切であるので除外してある。
収容体積Ｖが十分に大きい場合、式(10)は大よそ次式のように近似できる。
【数10】
【数11】
【0076】
次に、蜘蛛の巣状の網の場合について、図１１(ｂ)に示した文字を用いて説明する。蜘蛛の巣状の網は正ｎ角形をしており、頂点と網の中心点Ｏを結ぶ紐６２、頂点の中点Ｍと網の中心点を結ぶ縦紐６３、頂点を結ぶ横紐６４および外周正ｎ角形を相似に小さくした形状を形成するための横紐６５から形成される。今、網のｎ分の１の二等辺三角形部分を（1／ｎ）網部分と呼ぶことにする。
【0077】
紐６２の長さをＬとする。二等辺三角形部分の頂角は式(1)と同じく、αである。このとき、紐６４の長さＬ’は次式で与えられる。
また、縦紐６３の長さＬ”（１／ｎ）は次式で与えられる。
縦紐６３を均等にｋ分割した個所に横紐６５を結ぶとする。このとき、横紐６５同士の間隔δは、次の式となる。
【数12】
【数13】
【数14】
【0078】
網の中心点からｊ番目の横紐６５の長さＬ’ｊは相似関係から
で与えられる。（1／ｎ）網部分には１本の横紐６４と（ｋ－1）本の横紐６５があり、長さの合計は次式で与えられる。
【数15】
【数16】
【0079】
網６０の全体は（1／ｎ）網部分がｎ個集合したものである。従って、蜘蛛の巣状の形をした網６０を形成する紐の総長さＬａｌｌは次の式で与えられる。
【数17】
【0080】
紐の断面積Ａは式(4)で与えられるので、蜘蛛の巣状の網の体積Ｖｓｔｒは次式で与えられる。
【数18】
【0081】
正方形の網の場合と同様に、網６０は網収納ケース３０の収容体積Ｖ内に充填率ｐで収納する場合、次の等式が成り立つ。
従って、正ｎ角形の蜘蛛の巣状の網６０を直径ｄで作成し、収容体積Ｖの網収納ケース３０に充填率ｐで収容しようとした場合、（1／ｎ）網部分の紐６２の長さＬは次式で決定される。
【数19】
【数20】
【0082】
（網収納ケースの収納体積の計算方法）
網収納ケース３０の収容体積Ｖの計算方法について説明する。
網収納ケース３０の収容体積Ｖの計算方法について説明する。
【0083】
まず、正ｎ角錐台の場合について説明する。網収納ケース３０の収納部深さをｈ、収納部底面の正ｎ角形の一辺の長さをｒとする。このとき、底面の正ｎ角形の頂点と底面の中心点の間の距離ｒ’は
また、底面の面積Ｓは
で与えられる。
網収納ケース３０は錘ガイド２１に沿って、傾斜角Θのテーパーが付いているので、網射出口側の面積Ｓ’は
で与えられる。
【数21】
【数22】
網収納ケース３０は錘ガイド２１に沿って、傾斜角Θのテーパーが付いているので、網射出口側の面積Ｓ’は
【数23】
【0084】
幾何的な関係を考え、網収納ケース３０の収容体積Ｖは次式で与えられる。
【数24】
【0085】
次に円錐台形状の網収納ケース３０の場合を説明する。網収納ケース３０の収納部の底面の半径をｒｃｉｒとすると、底面の面積Ｓｃｉｒは次式となる。
網収納ケース３０は錘ガイド２１に沿って、傾斜角Θのテーパーが付いているので、網射出口側の面積Ｓ’ｃｉｒは次式となる。
網収納ケース３０が円錐台形状の場合、収容体積Ｖは次式で与えられる。
【数25】
【数26】
【数27】
【0086】
（捕獲対象物体までの適正な距離）
図１２は、展開完了時の網と捕獲対象まで距離と錘射出角度との関係を示す説明図で、（ａ）が正方形の網、（ｂ）が蜘蛛の巣状の網の場合を示す。
網６０の広さ、錘４１の射出角度Θを定めた場合、捕獲対象物体を網で捕獲する直前に網６０が十分に展開完了していることが望ましい。そのためには捕獲対象物体までの適正な距離が必要である。ここでは捕獲対象物体までの適正な距離を決定する方法について説明する。
捕獲対象物体までの距離をＤとする。網６０に紐６１でもって接続された錘４０が射出角度Θで射出され、射出角度Θを維持したまま移動し、網６０を展開すると仮定すると、距離Ｄだけ離れた位置で展開途中の網６０の外周（錘４０の位置）と網中心との距離Ｒはおよそ次の式で評価できる。
展開が完了した網６０の外周と網中心との距離Ｒｆは、網６０が正方形の場合、Ｒｆ＝（√2／2）Ｌであり、蜘蛛の巣状の網６０の場合、紐６１の長さをＬと同じ、つまり、Ｒｆ＝Ｌと考えることができる。従って、捕獲対象物体までの適正な距離Ｄｏｐｔはおよそ次のように設定できる。
正方形の網６０の場合
ただし、Ｌは正方形の一辺の長さである。
蜘蛛の巣状の網６０の場合
ただし、Ｌは正ｎ角形の蜘蛛の巣状の網６０の対角頂点間の距離の半分の長さである。
図１２は、展開完了時の網と捕獲対象まで距離と錘射出角度との関係を示す説明図で、（ａ）が正方形の網、（ｂ）が蜘蛛の巣状の網の場合を示す。
網６０の広さ、錘４１の射出角度Θを定めた場合、捕獲対象物体を網で捕獲する直前に網６０が十分に展開完了していることが望ましい。そのためには捕獲対象物体までの適正な距離が必要である。ここでは捕獲対象物体までの適正な距離を決定する方法について説明する。
捕獲対象物体までの距離をＤとする。網６０に紐６１でもって接続された錘４０が射出角度Θで射出され、射出角度Θを維持したまま移動し、網６０を展開すると仮定すると、距離Ｄだけ離れた位置で展開途中の網６０の外周（錘４０の位置）と網中心との距離Ｒはおよそ次の式で評価できる。
【数28】
正方形の網６０の場合
【数29】
蜘蛛の巣状の網６０の場合
【数30】
【0087】
（適正な射出角度）
捕獲対象物体までの距離Ｄと網６０の代表長さＬを決めた場合、式(28)(29)(30)を考慮することで適正な射出角度Θｏｐｔは次のように決定できる。
正方形の網６０の場合
蜘蛛の巣状の網６０の場合
捕獲対象物体までの距離Ｄと網６０の代表長さＬを決めた場合、式(28)(29)(30)を考慮することで適正な射出角度Θｏｐｔは次のように決定できる。
正方形の網６０の場合
【数31】
【数32】
【0088】
提案された構造は、複数の圧縮バネ２２の圧縮力の解放が同時に行え、錘４０および網の射出方向の精度を向上させるとともに、バネの使用により再利用が容易であり、低コスト化に寄与する。
【0089】
捕獲対象の大きさに比べ、網６０の広さがある程度十分に大きい場合、捕獲に問題は生じにくいが、適切な網６０の広さ、網目の間隔、錘の射出角度、捕獲対象の大きさ、捕獲対象までの距離Ｄに依存する。また、網収納ケース３０の体積および最適な網射出口３０ａの面積は、網６０の広さ、網目の間隔δ、網の紐の直径ｄに依存する。
【0090】
したがって、本発明は、捕獲対象の大きさ、距離Ｄと、網収納ケース３０に課された体積要件から、網６０の広さ、網目の間隔δ、網の紐の直径ｄ、錘の射出角度Θの関係に基づき、要素の最適な諸元を決定する方法、および決定された諸元を有する部品の配置を具体化するシステムを含む。それらすべて、以下の詳細な開示において例示されるとおりであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲に示される。
【0091】
（宇宙デブリの第１の処理方法）
本発明の宇宙デブリの第１の処理方法は、上記の網射出装置１０を宇宙航行体に搭載し、当該網射出装置１０から宇宙デブリに向けて網を射出し、宇宙デブリに絡ませて当該宇宙デブリを捕獲し、前記宇宙航行体ごと大気圏に突入させて除去する方法である。
図１３は、この方法を概念的に示す図である。まず、本網射出装置１０を搭載した宇宙航行体１００を打ち上げ、地上からの制御等により対象とする宇宙デブリ１１０に接近させる。十分宇宙デブリ１１０に近づいた状態で、宇宙航行体１００からの信号または地上からの信号に応じて、本網射出装置１０のアクチュエータ（図示省略）を作動させ、各錘４０を射出することにより、網６０を射出し展開させる（図１３（ａ））。網６０は宇宙デブリ１１０に到達すると、この宇宙デブリ１１０に絡んでこれを捕獲する（図１３（ｂ））。捕獲した宇宙デブリ１１０は網係留用紐５１により本網射出装置１０を介して宇宙航行体１００に繋がれているので、宇宙デブリ１１０ごと宇宙航行体１００を地球Ｅの大気圏に突入させる（図１３（ｃ））ことにより宇宙デブリ１１０を焼却処理することができる。
宇宙デブリを宇宙航行体で捕獲して宇宙航行体ごと大気圏に突入させて除去する方法は、欧州連合によるＲｅｍｏｖｅＤＥＢＲＩＳ計画で実証事件が行われているが、本発明の網射出装置は、この方法への応用が期待できる。
本発明の宇宙デブリの第１の処理方法は、上記の網射出装置１０を宇宙航行体に搭載し、当該網射出装置１０から宇宙デブリに向けて網を射出し、宇宙デブリに絡ませて当該宇宙デブリを捕獲し、前記宇宙航行体ごと大気圏に突入させて除去する方法である。
図１３は、この方法を概念的に示す図である。まず、本網射出装置１０を搭載した宇宙航行体１００を打ち上げ、地上からの制御等により対象とする宇宙デブリ１１０に接近させる。十分宇宙デブリ１１０に近づいた状態で、宇宙航行体１００からの信号または地上からの信号に応じて、本網射出装置１０のアクチュエータ（図示省略）を作動させ、各錘４０を射出することにより、網６０を射出し展開させる（図１３（ａ））。網６０は宇宙デブリ１１０に到達すると、この宇宙デブリ１１０に絡んでこれを捕獲する（図１３（ｂ））。捕獲した宇宙デブリ１１０は網係留用紐５１により本網射出装置１０を介して宇宙航行体１００に繋がれているので、宇宙デブリ１１０ごと宇宙航行体１００を地球Ｅの大気圏に突入させる（図１３（ｃ））ことにより宇宙デブリ１１０を焼却処理することができる。
宇宙デブリを宇宙航行体で捕獲して宇宙航行体ごと大気圏に突入させて除去する方法は、欧州連合によるＲｅｍｏｖｅＤＥＢＲＩＳ計画で実証事件が行われているが、本発明の網射出装置は、この方法への応用が期待できる。
【0092】
（宇宙デブリの第２の処理方法）
本発明の宇宙デブリの第２の処理方法は、上記の網射出装置１０を宇宙航行体に搭載し、当該網射出装置から宇宙デブリに向けて導電性テザー付きの網６０を射出し、当該宇宙デブリに絡ませて前記網射出装置１０から放すことにより、当該宇宙デブリを、当該導電性テザードに加わるローレンツ力で失速させ、大気圏に自然落下させて除去する方法である。
図１４は、この方法を概念的に示す図である。まず、本網射出装置１０の網６０には、網係留用紐５１の代わりに導電性テザー１２０を取付け、導電性テザー１２０の他端部は、任意の接続・切離し可能な手段を介して網射出装置１０に接続しておく。次にこの網射出装置１０を搭載した宇宙航行体１００を打ち上げ、地上からの制御等により対象とする宇宙デブリ１１０に接近させる。十分宇宙デブリ１１０に近づいた状態で、宇宙航行体１００からの信号または地上からの信号に応じて、本網射出装置１０のアクチュエータ（図示省略）を作動させ、各錘４０を射出することにより、網６０を射出し展開させる（図１４（ａ））。網６０は宇宙デブリ１１０に到達すると、この宇宙デブリ１１０に絡んでこれを捕獲し、これにより宇宙デブリ１１０に導電性テザー１２０が装着される（図１４（ｂ））。この導電性テザー１２０を網射出装置１０から切り離すことにより、宇宙デブリ１１０は導電性テザー１２０が装着された状態で放出される（図１４（ｃ））。このとき、地磁気の影響で導電性テザー１２０にローレンツ力が加わるため、これが装着された宇宙デブリ１１０は次第に失速して地球Ｅの大気圏に自然落下し、焼却されて消滅する。
この導電性テザーを用いた宇宙デブリ処理方法は、現在、宇宙航空研究開発機構等が開発中だが、本発明の網射出装置は、この方法への応用が期待できる。
本発明の宇宙デブリの第２の処理方法は、上記の網射出装置１０を宇宙航行体に搭載し、当該網射出装置から宇宙デブリに向けて導電性テザー付きの網６０を射出し、当該宇宙デブリに絡ませて前記網射出装置１０から放すことにより、当該宇宙デブリを、当該導電性テザードに加わるローレンツ力で失速させ、大気圏に自然落下させて除去する方法である。
図１４は、この方法を概念的に示す図である。まず、本網射出装置１０の網６０には、網係留用紐５１の代わりに導電性テザー１２０を取付け、導電性テザー１２０の他端部は、任意の接続・切離し可能な手段を介して網射出装置１０に接続しておく。次にこの網射出装置１０を搭載した宇宙航行体１００を打ち上げ、地上からの制御等により対象とする宇宙デブリ１１０に接近させる。十分宇宙デブリ１１０に近づいた状態で、宇宙航行体１００からの信号または地上からの信号に応じて、本網射出装置１０のアクチュエータ（図示省略）を作動させ、各錘４０を射出することにより、網６０を射出し展開させる（図１４（ａ））。網６０は宇宙デブリ１１０に到達すると、この宇宙デブリ１１０に絡んでこれを捕獲し、これにより宇宙デブリ１１０に導電性テザー１２０が装着される（図１４（ｂ））。この導電性テザー１２０を網射出装置１０から切り離すことにより、宇宙デブリ１１０は導電性テザー１２０が装着された状態で放出される（図１４（ｃ））。このとき、地磁気の影響で導電性テザー１２０にローレンツ力が加わるため、これが装着された宇宙デブリ１１０は次第に失速して地球Ｅの大気圏に自然落下し、焼却されて消滅する。
この導電性テザーを用いた宇宙デブリ処理方法は、現在、宇宙航空研究開発機構等が開発中だが、本発明の網射出装置は、この方法への応用が期待できる。
【0093】
（不審飛行体の捕獲方法）
本発明の不審飛行体の捕獲方法は、上記の網射出装置１０を航空機に搭載し、当該網射出装置から不審飛行体に向けて網を射出し、当該不審飛行体に絡ませて、当該不審飛行体を捕獲する方法である。
図１５は、この方法を概念的に示す図である。まず、本網射出装置１０を搭載した航空機２００を、対象とする不審飛行体２１０に接近させる。この航空機２００としては、ヘリコプタ等の有人航空機でも良いが、安全性の観点から大型ドローン等の無人操縦航空機（ＵＡＶ）が好ましい。十分不審飛行体２１０に近づいた状態で、航空機２００からの信号または地上からの信号に応じて、本網射出装置１０のアクチュエータ（図示省略）を作動させ、各錘４０を射出することにより、網６０を射出し展開させる（図１５（ａ））。網６０は不審飛行体２１０に到達すると、この不審飛行体２１０に絡んでこれを捕獲する（図１５（ｂ））。捕獲した不審飛行体は網係留用紐５１により本網射出装置１０を介して航空機２００に繋がれているので、安全な場所に移動して処理することができる。
本発明の不審飛行体の捕獲方法は、上記の網射出装置１０を航空機に搭載し、当該網射出装置から不審飛行体に向けて網を射出し、当該不審飛行体に絡ませて、当該不審飛行体を捕獲する方法である。
図１５は、この方法を概念的に示す図である。まず、本網射出装置１０を搭載した航空機２００を、対象とする不審飛行体２１０に接近させる。この航空機２００としては、ヘリコプタ等の有人航空機でも良いが、安全性の観点から大型ドローン等の無人操縦航空機（ＵＡＶ）が好ましい。十分不審飛行体２１０に近づいた状態で、航空機２００からの信号または地上からの信号に応じて、本網射出装置１０のアクチュエータ（図示省略）を作動させ、各錘４０を射出することにより、網６０を射出し展開させる（図１５（ａ））。網６０は不審飛行体２１０に到達すると、この不審飛行体２１０に絡んでこれを捕獲する（図１５（ｂ））。捕獲した不審飛行体は網係留用紐５１により本網射出装置１０を介して航空機２００に繋がれているので、安全な場所に移動して処理することができる。
【0094】
なお、本実施形態は、上述した実施例に限定されない。当業者であれば、本開示の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。
例えば、上記不審飛行体の捕獲方法では、網６０を網係留用紐５１で網射出装置１０本体に係留して不審飛行体を捕獲したが、網６０を網射出装置１０本体に係留せずに射出して不審飛行体に絡ませて、これを飛行不能とし、無力化してもよい。
また、上記実施形態では、錘射出機構を作動させるために、ストッパーによる錘の係止を解除するアクチュエータとして、全ての前記ストッパーを固定する一本の締結線と、当該締結線を切断する切断装置を用いたが、これに限られず、常時通電方式でないソレノイドやモータ等他のアクチュエータを用いてもよい。
また、上記各実施形態では、網の形状として正方形の例と、正ｎ角形の蜘蛛の巣状の例を示したが、本発明はこれに限定されず、長方形、辺の長さが同一でないｎ角形、略円形、略楕円形等、様々な形状の網を用いてもよい。
例えば、上記不審飛行体の捕獲方法では、網６０を網係留用紐５１で網射出装置１０本体に係留して不審飛行体を捕獲したが、網６０を網射出装置１０本体に係留せずに射出して不審飛行体に絡ませて、これを飛行不能とし、無力化してもよい。
また、上記実施形態では、錘射出機構を作動させるために、ストッパーによる錘の係止を解除するアクチュエータとして、全ての前記ストッパーを固定する一本の締結線と、当該締結線を切断する切断装置を用いたが、これに限られず、常時通電方式でないソレノイドやモータ等他のアクチュエータを用いてもよい。
また、上記各実施形態では、網の形状として正方形の例と、正ｎ角形の蜘蛛の巣状の例を示したが、本発明はこれに限定されず、長方形、辺の長さが同一でないｎ角形、略円形、略楕円形等、様々な形状の網を用いてもよい。
【符号の説明】
【0095】
１０ 網射出装置
１１ 本体構造体
１１ａ 網射出開口部
１１ｂ 側面中央支柱
１１ｄ 治具形状部
１１ｅ 穴
１１ｆ 溝
１１ｇ 穴
２０ 錘射出機構
２１ 錘ガイド
２１ａ 窓
２１ｂ 錘射出口
２２ 圧縮バネ
２３ バネ固定板
２３ａ 穴
２３ｂ 斜面
２３ｃ キー
２３ｄ ボルト穴
２４ 錘ストッパー
２４ａ 枢支部分
２４ｂ 面
２４ｃ 穴
２５ ストッパー台座
２５ａ 枢支保持部
２６ ストッパー固定用締結線（締結線）
２７ 締結線切断装置
２８ａ～２８ｃ 締結線ガイド
３０ 網収納ケース
３０ａ 網射出口
４０ 錘
４０ａ 円柱形状部分
４０ｂ 二面取り部分
４０ｃ スリ割り溝
４０ｄ 穴
４０Ａ 蓋つき錘
４０Ｂ 蓋なし錘
４１ 錘本体
４１ａ 穴
４１ｂ 溝
４２ 蓋
４２ａ 長方形状の部分
４３ カウンター質量
４５ 開閉蓋
４５ａ 穴
４６ ヒンジ
４７ 回転バネ
４８ 蓋固定用締結線
４９ 蓋固定用締結線切断装置
５０ 網係留用テザー接続支柱
５１ 網係留用紐
６０ 網
６１ 紐
６２ 紐
６３ 縦紐
６４ 横紐
６５ 横紐
１００ 宇宙航行体
１１０ 宇宙デブリ
１１２ 導電性テザー
２００ 航空機
２１０ 不審飛行体
Ｅ 地球
１１ 本体構造体
１１ａ 網射出開口部
１１ｂ 側面中央支柱
１１ｄ 治具形状部
１１ｅ 穴
１１ｆ 溝
１１ｇ 穴
２０ 錘射出機構
２１ 錘ガイド
２１ａ 窓
２１ｂ 錘射出口
２２ 圧縮バネ
２３ バネ固定板
２３ａ 穴
２３ｂ 斜面
２３ｃ キー
２３ｄ ボルト穴
２４ 錘ストッパー
２４ａ 枢支部分
２４ｂ 面
２４ｃ 穴
２５ ストッパー台座
２５ａ 枢支保持部
２６ ストッパー固定用締結線（締結線）
２７ 締結線切断装置
２８ａ～２８ｃ 締結線ガイド
３０ 網収納ケース
３０ａ 網射出口
４０ 錘
４０ａ 円柱形状部分
４０ｂ 二面取り部分
４０ｃ スリ割り溝
４０ｄ 穴
４０Ａ 蓋つき錘
４０Ｂ 蓋なし錘
４１ 錘本体
４１ａ 穴
４１ｂ 溝
４２ 蓋
４２ａ 長方形状の部分
４３ カウンター質量
４５ 開閉蓋
４５ａ 穴
４６ ヒンジ
４７ 回転バネ
４８ 蓋固定用締結線
４９ 蓋固定用締結線切断装置
５０ 網係留用テザー接続支柱
５１ 網係留用紐
６０ 網
６１ 紐
６２ 紐
６３ 縦紐
６４ 横紐
６５ 横紐
１００ 宇宙航行体
１１０ 宇宙デブリ
１１２ 導電性テザー
２００ 航空機
２１０ 不審飛行体
Ｅ 地球
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【手続補正書】
【提出日】2021-10-03
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
網射出方向に開口した網収納凹部を備えた装置本体と、
前記網収納凹部に収容され、捕獲対象物を捕獲するための網と、
前記網の外周のそれぞれの箇所に直接または、紐を介して取付けられた複数の錘と、
前記装置本体に設けられ、前記複数の錘を、前記網射出方向から所定角度で広がる放射状の方向に、バネを用いてそれぞれ射出する複数の錘射出機構と、
外部からの信号に応じて前記複数の錘射出機構を作動させるアクチュエータと、
を有し、
前記複数の錘射出機構が前記複数の錘を射出することにより、当該錘に接続された前記網を前記網収容凹部から前記網射出方向に射出して展開するように構成され、
各前記複数の錘は略円柱状を有し、
各前記複数の錘射出機構は、一端部に射出口を有し内部に前記錘を保持する略筒状のガイドと、前記ガイドの内部の他端部側に配置されて前記錘を射出口方向に付勢するバネと、前記錘を解除自在に係止するストッパーと、を含み、
前記アクチュエータは、全ての前記ストッパーに挿通又は係合しながら巡回するように設けられて各前記ストッパーを前記錘を係止した状態で固定する一本の締結線と、当該締結線を切断する切断装置を含み、前記切断装置を作動させて前記締結線を切断することにより、各前記ストッパーによる各前記錘の係止を同時に解除して、各前記錘を各前記バネによって各前記射出口から同時に射出することを特徴とする、網射出装置。
前記網収納凹部に収容され、捕獲対象物を捕獲するための網と、
前記網の外周のそれぞれの箇所に直接または、紐を介して取付けられた複数の錘と、
前記装置本体に設けられ、前記複数の錘を、前記網射出方向から所定角度で広がる放射状の方向に、バネを用いてそれぞれ射出する複数の錘射出機構と、
外部からの信号に応じて前記複数の錘射出機構を作動させるアクチュエータと、
を有し、
前記複数の錘射出機構が前記複数の錘を射出することにより、当該錘に接続された前記網を前記網収容凹部から前記網射出方向に射出して展開するように構成され、
各前記複数の錘は略円柱状を有し、
各前記複数の錘射出機構は、一端部に射出口を有し内部に前記錘を保持する略筒状のガイドと、前記ガイドの内部の他端部側に配置されて前記錘を射出口方向に付勢するバネと、前記錘を解除自在に係止するストッパーと、を含み、
前記アクチュエータは、全ての前記ストッパーに挿通又は係合しながら巡回するように設けられて各前記ストッパーを前記錘を係止した状態で固定する一本の締結線と、当該締結線を切断する切断装置を含み、前記切断装置を作動させて前記締結線を切断することにより、各前記ストッパーによる各前記錘の係止を同時に解除して、各前記錘を各前記バネによって各前記射出口から同時に射出することを特徴とする、網射出装置。
【請求項2】
射出した後の前記網を前記装置本体に係留するための紐をさらに有する請求項１に記載の網射出装置。
【請求項3】
前記バネは、前記ガイドの内部に、前記他端部側から挿入して配置できるようになっている、請求項１に記載の網射出装置。
【請求項4】
前記網収納凹部を覆う蓋をさらに有し、当該蓋は、前記複数の錘と同数の分離した小部分からなり、各小部分は、各錘と一体的に固定され、一体的に射出されるように構成されている、請求項１に記載の網射出装置。
【請求項5】
前記網収納凹部を覆う蓋をさらに有し、当該蓋は、ヒンジ部分を介して装置本体に枢支され、前記網の射出時に前記網収容凹部を開放するように構成されている、請求項１に記載の網射出装置。
【請求項6】
請求項１に記載の網射出装置の設計方法であって、
前記網の形状と当該網を形成する紐の直径ｄを決定するステップと、
前記決定した網の形状から前記紐の全長Ｌallを算出するとともに、前記直径ｄから当該紐の断面積Ａを算出し、前記全長Ｌallに前記断面積Ａを乗じて前記網の体積Ｖｓｔｒを算出するステップと、
前記網収容凹部の体積Ｖを、前記網の体積Ｖｓｔｒを所定の充填率ｐで除算した値に設定するステップと
を含む、網射出装置の設計方法。
前記網の形状と当該網を形成する紐の直径ｄを決定するステップと、
前記決定した網の形状から前記紐の全長Ｌallを算出するとともに、前記直径ｄから当該紐の断面積Ａを算出し、前記全長Ｌallに前記断面積Ａを乗じて前記網の体積Ｖｓｔｒを算出するステップと、
前記網収容凹部の体積Ｖを、前記網の体積Ｖｓｔｒを所定の充填率ｐで除算した値に設定するステップと
を含む、網射出装置の設計方法。
【請求項7】
請求項１に記載の網射出装置の設計方法であって、
前記捕獲対象物の大きさを想定するステップと、
前記想定した対象物の大きさに基づいて前記網の中心から当該網の外周までの距離Ｒｆを設定するステップと、
捕獲時の前記装置本体から前記捕獲対象物までの距離Ｄを設定するステップと、
前記設定した距離Ｒｆ及び距離Ｄに基づいて前記所定角度Θを式Θ＝tan-1（Ｄ／Ｒｆ）で算出した値に設定するステップと
を含む、網射出装置の設計方法。
前記捕獲対象物の大きさを想定するステップと、
前記想定した対象物の大きさに基づいて前記網の中心から当該網の外周までの距離Ｒｆを設定するステップと、
捕獲時の前記装置本体から前記捕獲対象物までの距離Ｄを設定するステップと、
前記設定した距離Ｒｆ及び距離Ｄに基づいて前記所定角度Θを式Θ＝tan-1（Ｄ／Ｒｆ）で算出した値に設定するステップと
を含む、網射出装置の設計方法。
【請求項8】
請求項１の網射出装置を宇宙航行体に搭載し、当該網射出装置から宇宙デブリに向けて網を射出し、宇宙デブリに絡ませて当該宇宙デブリを捕獲し、前記宇宙航行体ごと大気圏に突入させて除去する、宇宙デブリの除去方法。
【請求項9】
請求項１の網射出装置を宇宙航行体に搭載し、当該網射出装置から宇宙デブリに向けて導電性テザー付きの網を射出し、当該宇宙デブリに絡ませて前記網射出装置から放すことにより、当該宇宙デブリを、当該導電性テザーに加わるローレンツ力で失速させ、大気圏に突入させて除去する、宇宙デブリの除去方法。
【請求項10】
請求項１の網射出装置を航空機に搭載し、当該網射出装置から不審飛行体に向けて網を射出し、当該不審飛行体に絡ませて、当該不審飛行体捕獲する、不審飛行体の捕獲方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0013】
上記課題を解決するため、本発明の網射出装置は、
網射出方向に開口した網収納凹部を備えた装置本体と、
前記網収納凹部に収容され、捕獲対象物を捕獲するための網と、
前記網の外周のそれぞれの箇所に直接または、紐を介して取付けられた複数の錘と、
前記装置本体に設けられ、前記複数の錘を、前記網射出方向から所定角度で広がる放射状の方向に、バネを用いてそれぞれ射出する複数の錘射出機構と、
外部からの信号に応じて前記複数の錘射出機構を作動させるアクチュエータと、
を有し、
前記複数の錘射出機構が前記複数の錘を射出することにより、当該錘に接続された前記網を前記網収容凹部から前記網射出方向に射出して展開するように構成され、
各前記複数の錘は略円柱状を有し、
各前記複数の錘射出機構は、一端部に射出口を有し内部に前記錘を保持する略筒状のガイドと、前記ガイドの内部の他端部側に配置されて前記錘を射出口方向に付勢するバネと、前記錘を解除自在に係止するストッパーと、を含み、
前記アクチュエータは、全ての前記ストッパーに挿通又は係合しながら巡回するように設けられて各前記ストッパーを前記錘を係止した状態で固定する一本の締結線と、当該締結線を切断する切断装置を含み、前記切断装置を作動させて前記締結線を切断することにより、各前記ストッパーによる各前記錘の係止を同時に解除して、各前記錘を各前記バネによって各前記射出口から同時に射出することを特徴とする。
この構成により、錘を放射状の方向等に射出するので、網を確実に均等に展開させることができる。また、錘の射出手段としてバネを用いたため、火薬や高圧ガスが不要で宇宙空間のような過酷な場所でもより扱いやすいという利点を有する。
また、この構成により、錘を係止するストッパーを用いたので、係止を解除するアクチュエータとして上記の常時通電方式のソレノイドコイルを使用する必要がなく、宇宙航行体やドローン等の航空機に搭載しやすくなる。
また、この構成により、簡単な構造で、複数の錘を同時に射出させることができ、網を均等に展開することができる。
網射出方向に開口した網収納凹部を備えた装置本体と、
前記網収納凹部に収容され、捕獲対象物を捕獲するための網と、
前記網の外周のそれぞれの箇所に直接または、紐を介して取付けられた複数の錘と、
前記装置本体に設けられ、前記複数の錘を、前記網射出方向から所定角度で広がる放射状の方向に、バネを用いてそれぞれ射出する複数の錘射出機構と、
外部からの信号に応じて前記複数の錘射出機構を作動させるアクチュエータと、
を有し、
前記複数の錘射出機構が前記複数の錘を射出することにより、当該錘に接続された前記網を前記網収容凹部から前記網射出方向に射出して展開するように構成され、
各前記複数の錘は略円柱状を有し、
各前記複数の錘射出機構は、一端部に射出口を有し内部に前記錘を保持する略筒状のガイドと、前記ガイドの内部の他端部側に配置されて前記錘を射出口方向に付勢するバネと、前記錘を解除自在に係止するストッパーと、を含み、
前記アクチュエータは、全ての前記ストッパーに挿通又は係合しながら巡回するように設けられて各前記ストッパーを前記錘を係止した状態で固定する一本の締結線と、当該締結線を切断する切断装置を含み、前記切断装置を作動させて前記締結線を切断することにより、各前記ストッパーによる各前記錘の係止を同時に解除して、各前記錘を各前記バネによって各前記射出口から同時に射出することを特徴とする。
この構成により、錘を放射状の方向等に射出するので、網を確実に均等に展開させることができる。また、錘の射出手段としてバネを用いたため、火薬や高圧ガスが不要で宇宙空間のような過酷な場所でもより扱いやすいという利点を有する。
また、この構成により、錘を係止するストッパーを用いたので、係止を解除するアクチュエータとして上記の常時通電方式のソレノイドコイルを使用する必要がなく、宇宙航行体やドローン等の航空機に搭載しやすくなる。
また、この構成により、簡単な構造で、複数の錘を同時に射出させることができ、網を均等に展開することができる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0018】
前記網収納凹部を覆う蓋をさらに有し、当該蓋は、前記複数の錘と同数の分離した小部分からなり、各小部分は、各錘と一体的に固定され、一体的に射出されるように構成されていてもよい。
この構成により、蓋の各小部分は錘や網と接続されているので、蓋が新たなデブリとなることがない。また、各小部分は錘と一体的に射出されるので、作用する力に片寄りが生ずることがなく、網を均等に展開することができる。
この構成により、蓋の各小部分は錘や網と接続されているので、蓋が新たなデブリとなることがない。また、各小部分は錘と一体的に射出されるので、作用する力に片寄りが生ずることがなく、網を均等に展開することができる。