特開 2024-115070 バンパ構造体、及び宇宙機

(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】P2024115070

(43)【公開日】2024-08-26

(54)【発明の名称】バンパ構造体、及び宇宙機

(51)【国際特許分類】

   B64G 1/56 20060101AFI20240819BHJP

【ＦＩ】

B64G1/56

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023020533

(22)【出願日】2023-02-14

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】仲鉢 貴臣

(57)【要約】

【課題】さらに軽量化され、かつより安定的に衝撃を低減することが可能なバンパ構造体、及び宇宙機を提供する。
【解決手段】バンパ構造体は、内側に与圧空間を形成する主壁、及び主壁に対して間隔をあけて対向する外側バンパを有する宇宙機に取り付けられるバンパ構造体であって、主壁と外側バンパとを接続する複数のフレーム部材と、フレーム部材同士の間で、予め撓んだ状態で取り付けられている中間バンパと、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内側に与圧空間を形成する主壁、及び該主壁に対して間隔をあけて対向する外側バンパを有する宇宙機に取り付けられるバンパ構造体であって、
前記主壁と前記外側バンパとを接続する複数のフレーム部材と、
該フレーム部材同士の間で、予め撓んだ状態で取り付けられている中間バンパと、
を備えるバンパ構造体。

【請求項2】

前記フレーム部材は、
フレーム部材本体と、
該フレーム部材本体から前記中間バンパに向かって突出する取付部と、
該取付部に対して前記中間バンパを固定する固定部と、
を有し、
互いに隣接する前記フレーム部材同士の間における一方の前記固定部から他方の前記固定部までの寸法よりも、前記中間バンパの寸法の方が大きく設定されることで、該中間バンパが撓んでいる請求項１に記載のバンパ構造体。

【請求項3】

前記フレーム部材は、
フレーム部材本体と、
該フレーム部材本体から前記中間バンパに向かって突出するとともに、前記フレーム部材本体に対して斜めに延びる傾斜面を有する取付部と、
該取付部に対して前記中間バンパを固定する固定部と、
を有し、
前記中間バンパの端縁が、前記取付部の傾斜面に沿って固定されることで、該中間バンパが撓んでいる請求項１に記載のバンパ構造体。

【請求項4】

前記取付部を前記フレーム部材本体に対して回動可能に支持する回動支持部をさらに備える請求項２又は３に記載のバンパ構造体。

【請求項5】

前記取付部、及び前記フレーム部材本体を接続する弾性部材をさらに備える請求項２又は３に記載のバンパ構造体。

【請求項6】

前記取付部、及び前記フレーム部材本体を接続する減衰部材をさらに備える請求項２又は３に記載のバンパ構造体。

【請求項7】

前記中間バンパと前記取付部とは互いに面接触した状態で前記固定部によって固定され、
前記固定部は、前記取付部、及び前記中間バンパを貫通するボルトを有し、前記取付部における前記ボルトが挿通される孔は前記取付部の延びる方向を長軸とする長円形をなしている請求項２又は３に記載のバンパ構造体。

【請求項8】

前記中間バンパは、
繊維材料で形成されたバンパ本体と、
少なくとも該バンパ本体における前記取付部側に偏った位置に一体に設けられ、前記繊維材料よりも低い剛性を有する材料で形成された低剛性部と、
を有する請求項２又は３に記載のバンパ構造体。

【請求項9】

内側に与圧空間を形成する主壁、及び該主壁に対して間隔をあけて対向する外側バンパを有する宇宙機に取り付けられるバンパ構造体であって、
前記主壁と前記外側バンパとを接続する複数のフレーム部材と、
該フレーム部材同士の間で、予め撓んだ状態で取り付けられている中間バンパと、
を備え、
前記フレーム部材は、
フレーム部材本体と、
該フレーム部材本体から前記中間バンパに向かって突出する取付部と、
該取付部に対して前記中間バンパを固定する固定部と、
を有し、
前記取付部を前記フレーム部材本体に対して回動可能に支持する回動支持部をさらに備えるバンパ構造体。

【請求項10】

内側に与圧空間を形成する主壁、及び該主壁に対して間隔をあけて対向する外側バンパを有する宇宙機に取り付けられるバンパ構造体であって、
前記主壁と前記外側バンパとを接続する複数のフレーム部材と、
該フレーム部材同士の間で、予め撓んだ状態で取り付けられている中間バンパと、
を備え、
前記フレーム部材は、
フレーム部材本体と、
該フレーム部材本体から前記中間バンパに向かって突出する取付部と、
該取付部に対して前記中間バンパを固定する固定部と、
を有し、
前記中間バンパは、
繊維材料で形成されたバンパ本体と、
少なくとも該バンパ本体における前記取付部側に偏った位置に一体に設けられ、前記繊維材料よりも低い剛性を有する材料で形成された低剛性部と、
を有するバンパ構造体。

【請求項11】

請求項１から３のいずれか一項に記載のバンパ構造体と、
前記主壁、及び前記外側バンパを有するとともに前記バンパ構造体が取り付けられる宇宙機本体と、
を備える宇宙機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、バンパ構造体、及び宇宙機に関する。

【背景技術】

【0002】

宇宙空間を航行する宇宙機は、スペースデブリやメテオロイド等の飛翔体に衝突してしまうリスクに曝されている。このような飛翔体と衝突した際のリスクを下げるため、従来の宇宙機は、人員や貨物が搭載される与圧空間を形成する主壁と、主壁の外側に設けられたバンパを有することが一般的である。例えば下記特許文献１に係る技術では、主壁の外側にバンパとしての複数の層構造が設けられ、その１つには液体が充填されている。飛翔体が衝突した際には、層構造が衝撃の大部分を受け止めることで、主壁に及ぶ影響を小さく抑えることができるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－１２１４７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１のように複数の層構造を設け、かつその１つに液体を充填する場合、構造物全体の重量増加が問題となる。特に、重量当たりの打ち上げコストや燃料コストが高いことを考慮すると、宇宙機の軽量化は喫緊の課題と言える。

【0005】

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、さらに軽量化され、かつより安定的に衝撃を低減することが可能なバンパ構造体、及び宇宙機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示に係るバンパ構造体は、内側に与圧空間を形成する主壁、及び該主壁に対して間隔をあけて対向する外側バンパを有する宇宙機に取り付けられるバンパ構造体であって、前記主壁と前記外側バンパとを接続する複数のフレーム部材と、該フレーム部材同士の間で、予め撓んだ状態で取り付けられている中間バンパと、を備える。

【0007】

本開示に係るバンパ構造体は、内側に与圧空間を形成する主壁、及び該主壁に対して間隔をあけて対向する外側バンパを有する宇宙機に取り付けられるバンパ構造体であって、前記主壁と前記外側バンパとを接続する複数のフレーム部材と、該フレーム部材同士の間で、予め撓んだ状態で取り付けられている中間バンパと、を備え、前記フレーム部材は、フレーム部材本体と、該フレーム部材本体から前記中間バンパに向かって突出する取付部と、該取付部に対して前記中間バンパを固定する固定部と、を有し、前記取付部を前記フレーム部材本体に対して回動可能に支持する回動支持部をさらに備える。

【0008】

本開示に係るバンパ構造体は、内側に与圧空間を形成する主壁、及び該主壁に対して間隔をあけて対向する外側バンパを有する宇宙機に取り付けられるバンパ構造体であって、前記主壁と前記外側バンパとを接続する複数のフレーム部材と、該フレーム部材同士の間で、予め撓んだ状態で取り付けられている中間バンパと、を備え、前記フレーム部材は、フレーム部材本体と、該フレーム部材本体から前記中間バンパに向かって突出する取付部と、該取付部に対して前記中間バンパを固定する固定部と、を有し、前記中間バンパは、繊維材料で形成されたバンパ本体と、少なくとも該バンパ本体における前記取付部側に偏った位置に一体に設けられ、前記繊維材料よりも低い剛性を有する材料で形成された低剛性部と、を有する。

【0009】

本開示に係る宇宙機は、上記のバンパ構造体と、前記主壁、及び前記外側バンパを有するとともに前記バンパ構造体が取り付けられる宇宙機本体と、を備える。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、さらに軽量化され、かつより安定的に衝撃を低減することが可能なバンパ構造体、及び宇宙機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の第一実施形態に係る宇宙機の構成を示す模式図である。

【図2】本開示の第一実施形態に係るバンパ構造体の構成を示す断面図である。

【図3】本開示の第一実施形態に係るバンパ構造体の構成を示す平面図である。

【図4】本開示の第一実施形態に係るバンパ構造体の変形例を示す断面図である。

【図5】本開示の第二実施形態に係るバンパ構造体の構成を示す断面図である。

【図6】本開示の第二実施形態に係るバンパ構造体の第一変形例を示す断面図である。

【図7】本開示の第二実施形態に係るバンパ構造体の第二変形例を示す断面図である。

【図8】本開示の第二実施形態に係るバンパ構造体の第三変形例を示す断面図である。

【図9】本開示の第三実施形態に係るバンパ構造体の構成を示す平面図である。

【図10】本開示の第三実施形態に係るバンパ構造体の変形例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜第一実施形態＞
（宇宙機１の構成）
以下、本開示の第一実施形態に係る宇宙機１、及びバンパ構造体２について、図１から図３を参照して説明する。宇宙機１は、地上から打ち上げられた後、宇宙空間を航行する輸送機械である。図１に示すように、宇宙機１は、宇宙機本体１０と、推進装置１１と、バンパ構造体２と、を備える。

【0013】

宇宙機本体１０は、人員や貨物を搭載するための与圧空間を内部に有する容器状をなしている。与圧空間は、主壁１２によって密封された空間である。宇宙機本体１０の内部には、操縦装置や航法装置、生命維持装置等の各種機器も搭載されている。宇宙機本体１０には、推進装置１１が取り付けられている。推進装置１１としては、固体燃料又は液体燃料をエネルギー源とするロケットエンジンが一例として挙げられれる。その他、推進装置１１としてイオンエンジンを用いることも可能である。推進装置１１を駆動することによって、宇宙機本体１０の推進方向、速度が適宜調節される。

【0014】

（バンパ構造体２の構成）
宇宙機本体１０の主壁１２の外側には、当該主壁１２の少なくとも一部を覆うようにしてバンパ構造体２が設けられている。バンパ構造体２は、スペースデブリやメテオロイド等の飛翔体から宇宙機本体１０を保護するために設けられている。図２に示すように、バンパ構造体２は、主壁１２と、この主壁１２の外側を覆う外側バンパ１３との間に設けられている。より具体的には、バンパ構造体２は、フレーム部材２１と、中間バンパ２２と、を有する。

【0015】

フレーム部材２１は、外側バンパ１３と主壁１２との間を接続する梁状の部材である。つまり、外側バンパ１３と主壁１２との間には、複数のフレーム部材２１が間隔をあけて配列されている。フレーム部材２１は、フレーム部材本体３１と、取付部３２と、固定部３３と、を有する。フレーム部材本体３１は、主壁１２から外側バンパ１３に向かって延びている。また、図３に示すように、フレーム部材本体３１は、外側から見てＩ字型をなしている。具体的には、フレーム部材本体３１は、主壁１２の面方向に延びる柱状部３４と、この柱状部３４の両端に一体に設けられたフランジ部３５と、を有する。フランジ部３５には、取付部３２が設けられている。取付部３２は、互いに隣接する一対の柱状部３４同士の間で、一方側のフランジ部３５から他方側のフランジ部３５に向かう方向に斜めに突出している。

【0016】

取付部３２の先端（つまり、フランジ部３５と接続されている側とは反対側の端部）には、固定部３３を介して中間バンパ２２が固定されている。固定部３３は、ボルト４０と、不図示のナットと、を有する。ボルト４０は、取付部３２に形成された孔３６に挿通されている。ナットは、ボルト４０の先端部に螺合することで、中間バンパ２２と取付部３２とを一体に締結固定している。

【0017】

中間バンパ２２は、例えば矩形の膜状をなす繊維材料で形成されている。繊維材料としてはアルミナ繊維や超高分子量ポリエチレン繊維等が好適に用いられる。これらの繊維材料を編み込むことによって膜状の中間バンパ２２が形成されている。図２に示すように、中間バンパ２２は、取付部３２に固定された状態で、予め撓んだ状態となっている。より具体的には、中間バンパ２２の中央部が主壁１２側に凸となるように撓んだ状態とされている。このような撓みは、取付部３２同士の間の離間寸法よりも、中間バンパ２２自体の製造時の寸法を大きく設定することで実現されている。このように撓んだ状態で中間バンパ２２が支持されていることによって、当該中間バンパ２２は外力によってわずかに変形することが可能である。特に、中間バンパ２２の面内方向への伸縮変形に加えて、撓みが大きくなる方向への変形（面外変形）も生じやすくなっている。さらに言い換えれば、中間バンパ２２は、張力を伴って支持されていないことから、剛性が極めて低い状態となっている。

【0018】

（作用効果）
宇宙空間を航行する宇宙機１は、スペースデブリやメテオロイド等の飛翔体に衝突してしまうリスクに曝されている。このような飛翔体と衝突した際に、衝撃によって与圧空間が破壊されてしまうリスクを下げるため、従来の宇宙機１は、人員や貨物が搭載される与圧空間を形成する主壁１２と、主壁１２の外側に設けられたバンパを有することが一般的であった。特に、多数の層構造をバンパに持たせることによって耐衝撃性能を向上させることが主流であった。しかしながら、層の数を増やすほど宇宙機１全体の重量増加を招いてしまうという課題があった。特に、重量当たりの打ち上げコストや燃料コストが高いことを考慮すると、宇宙機１の軽量化は喫緊の課題と言える。そこで、本実施形態に係るバンパ構造体２は上述の各構成を採用している。

【0019】

以下では、飛翔体が外側バンパ１３を貫通して中間バンパ２２に到達した際の挙動について説明する。上記構成によれば、中間バンパ２２が予め撓んだ状態で取り付けられている。つまり、中間バンパ２２は、外力によってさらに変形する余地を伴って取付部３２に支持されている。これにより、飛翔体が中間バンパ２２に衝突した際には、中間バンパ２２が面外変形を生じやすくなる。面外変形とは、中間バンパ２２の面に対する法線方向成分を含む変形である。一例として、中間バンパ２２の撓みがさらに大きくなる方向への三次元的な変形が挙げられる。このような面外変形が生じる際には、飛翔体を包み込むようにして中間バンパ２２が変形するため、当該飛翔体と中間バンパ２２との接触時間や衝撃の伝搬時間が長くなる。つまり、同じ運動量の飛翔体から受ける力積のうちの時間成分が相対的に大きくなるため、結果として衝撃力が低減される。その結果、飛翔体やその飛散物の速度を大きく下げることが可能となる。したがって、これら飛翔体や飛散物が中間バンパ２２を貫通して主壁１２に到達してしまう可能性を低減することができる。特に、中間バンパ２２に撓みを持たせることのみによって上記のような保護性能の向上を実現できることから、部品点数を削減することができる。これにより、宇宙機１のさらなる軽量化を達成することができる。したがって、宇宙機１の打ち上げコストの低減や、航続距離、航行速度の向上を実現することが可能となる。

【0020】

さらに、上記構成によれば、固定部３３同士の間の寸法よりも中間バンパ２２の寸法を大きく設定することのみによって、当該中間バンパ２２が撓んだ状態を容易かつ安価に実現することができる。これにより、製造コストやメンテナンスコストを削減することができる。さらには、中間バンパ２２にあえて撓みを持たせることから、中間バンパ２２を製造する際に過度な寸法精度や形状精度が要求されることがない。これにより、製造コストやメンテナンスコストをさらに削減できるとともに、製造やメンテナンスに要する工数も削減することが可能となる。

【0021】

以上、本開示の第一実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、変形例として図４に示す構成を採ることも可能である。同図の例では、取付部１３２の構成が第一実施形態とは異なっている。具体的には、取付部１３２は、フレーム部材２１に対して傾斜する方向に延びる傾斜面１３３を有している。中間バンパ２２の端部は、この傾斜面１３３に沿って取り付けられている。したがって、中間バンパ２２の中央部と端部とを比較すると、端部では傾斜の分だけ中間バンパ２２が撓んだ状態となっている。このような構成によっても上述したものと同様の作用効果を得ることができる。加えて、上記のような取付部１３２の寸法体格を一律に定めることで、中間バンパ２２に生じる撓み量も各所で一定に揃えることができる。これにより、中間バンパ２２の取り付けられる位置による保護性能のばらつきを抑えることができる。したがって、宇宙機１をより安定的に飛翔体から保護することが可能となる。また、製造やメンテナンスに際しての作業者ごとの取付誤差の発生も抑制することができる。これにより、中間バンパ２２の取り付け、交換を一定の品質のもとで円滑かつ効率的に行うことができる。

【0022】

＜第二実施形態＞
次に、本開示の第二実施形態について、図５を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態に係るバンパ構造体２は、第一実施形態で説明した各構成に加えて、回動支持部５０をさらに備えている。

【0023】

回動支持部５０は、取付部３２と、フレーム部材２１との間に設けられている。つまり、取付部３２は、フレーム部材２１に対して相対回転可能に支持されている。回動支持部５０の回動軸Ｘは、主壁１２又は外側バンパ１３の延びる方向に沿っている。言い換えれば、取付部３２は主壁１２に対して近接、又は離間する方向に回動自在である。さらに、本実施形態では、中間バンパ２２が取付部３２同士の間で撓みを伴わずに支持されている。なお、ここで言う撓みを伴わない状態とは、中間バンパ２２に生じる張力がゼロよりもわずかに大きい状態を指している。

【0024】

（作用効果）
上記構成によれば、飛翔体が中間バンパ２２に衝突した際に、衝撃によって取付部３２が回動支持部５０の回動軸Ｘ回りに回動する。これにより、中間バンパ２２自体に加わる衝撃力の一部は、取付部３２の回動によって吸収される。つまり、中間バンパ２２が見かけ上、柔な構造によって支持されていることとなる。その結果、例えば中間バンパ２２が剛な構造によって支持されている構成に比べて、衝撃吸収性をさらに高めることができる。これにより、飛翔体が中間バンパ２２を貫通して主壁１２に到達してしまう可能性が低減される。したがって、宇宙機１をさらに安定的に飛翔体から保護することができる。

【0025】

以上、本開示の第二実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

【0026】

例えば、第一変形例として図６に示す構成を採ることが可能である。同図の例では、取付部３２とフレーム部材２１との間に弾性部材６０が設けられている。弾性部材６０は、取付部３２の回動方向の両側に１つずつ設けられている。弾性部材６０としてはコイルバネや板ばねが好適に用いられる。この構成によれば、取付部３２とフレーム部材本体３１の間に弾性部材６０を取り付けることで、中間バンパ２２に衝撃が加わった際の変形に対する剛性を適正に調節することが可能となる。つまり、弾性部材６０の弾性係数を変えることによって中間バンパ２２の見かけ上の剛性を精緻に設定することが可能となる。さらに、弾性部材６０が設けられていることによって取付部３２の回動がわずかに規制されることから、外部から加わる振動や音響振動の特定の周波数に対してバンパ構造体２が共振してしまう可能性を低減することもできる。これにより、宇宙機１をより効率的かつ安定的に航行させることが可能となる。

【0027】

さらに、第二変形例として図７に示す構成を採ることも可能である。同図の例では、第一変形例で説明した弾性部材６０に代えて、取付部３２とフレーム部材２１との間に減衰部材７０が取り付けられている。減衰部材７０としては油圧シリンダや空気シリンダが挙げられる。この構成によれば、取付部３２とフレーム部材本体３１の間に減衰部材７０を取り付けることで、中間バンパ２２に衝撃が加わった際の変形に対する剛性を適正に調節することが可能となる。さらに、減衰部材７０によって衝撃力が大きく減衰されることから、中間バンパ２２による衝撃吸収性能をさらに向上させることも可能となる。なお、弾性部材６０と減衰部材７０とを併設することも可能である。この場合、弾性復元力と減衰力とに基づいて、中間バンパ２２の耐衝撃性能をさらに精緻にコントロールすることができる。

【0028】

また、第三変形例として図８に示す構成を採ることも可能である。同図の例では、取付部３２におけるボルト４０（固定部３３）が挿通される孔３６が、当該取付部３２の延びる方向を長軸とする長円形をなしている。つまり、ボルト４０は長孔に挿通されている。また、中間バンパ２２と取付部３２とは互いに面接触している。この構成によれば、取付部３２と中間バンパ２２を固定するボルト４０は、当該取付部３２の長円形の孔３６に挿通されている。したがって、中間バンパ２２は、取付部３２に対して孔３６の長軸方向の寸法分だけ相対変位することが可能である。これにより、中間バンパ２２に衝撃が加わった際には、当該中間バンパ２２と取付部３２が相対変位する際の摩擦力によって衝撃を減衰させることができる。したがって、中間バンパ２２の保護性能をさらに向上させることが可能となる。

【0029】

＜第三実施形態＞
続いて、本開示の第三実施形態について、図９を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態に係るバンパ構造体２では、中間バンパ２２の構成が上記の各実施形態とは異なっている。具体的には、この中間バンパ２２は、バンパ本体８１と、低剛性部８２と、を有する。

【0030】

バンパ本体８１は、上述の各実施形態で説明したものと同様に繊維材料で形成された膜状をなしている。低剛性部８２は、このバンパ本体８１における取付部３２の近傍に一体に設けられている。図９の例では、低剛性部８２は、取付部３２のボルト４０が挿通される三角形の部分（バンパ本体８１の一部）と、バンパ本体８１の中央部を形成する八角形の部分との間に介在している。つまり、取付部３２にかかる荷重方向に対して交差する方向に低剛性部８２が延びている。さらに言い換えれば、低剛性部８２は、バンパ本体８１における取付部３２側に偏った位置に設けられている。低剛性部８２の具体例としてはゴムやシリコン等のように弾性変形可能で、かつバンパ本体８１を形成する繊維材料よりも剛性が低い樹脂材料等が挙げられる。

【0031】

（作用効果）
上記構成によれば、中間バンパ２２に衝撃が加わった際に、バンパ本体８１の伸縮変形や面外変形に先立って、低剛性部８２が優先的に変形することで、バンパ本体８１に加わる衝撃を低減することができる。したがって、耐衝撃性能に加えて、中間バンパ２２の耐久性が向上して、より長期にわたってバンパ構造体２による保護性能を維持することができる。その結果、宇宙機１のメンテナンスコストを低減することが可能となる。

【0032】

以上、本開示の第三実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、第三実施形態の変形例として図１０に示す構成を採ることが可能である。同図の例では、矩形をなす中間バンパ２２の４つの角部における三角形の部分全体が低剛性部８２によって構成されている。つまり、低剛性部８２が取付部３２に対して固定されている。このような構成によっても上述したものと同様の作用効果を得ることができる。

【0033】

＜その他の実施形態＞
上記の各実施形態に共通する変形例、又は実施形態として、以下の各構成を採ることが可能である。

【0034】

例えば、上述の各実施形態で説明した宇宙機１の形状は一例であり、設計や仕様に応じて適宜決定されてよい。また、宇宙機本体１０として、輸送機械に代えて人工衛星にバンパ構造体２を適用することも可能である。この場合であっても、スペースデブリ等の飛翔体の衝突リスクは同等であることから、バンパ構造体２による保護性能の向上を図る意義がある。

【0035】

また、飛翔体の例としてスペースデブリやメテオロイドを例に説明したが、他の例として、人工衛星等から人為的に発射された物体から宇宙機１を保護することを目的としても、上記のバンパ構造体２は有効に機能する。

【0036】

さらに、中間バンパ２２が設けられる範囲や面積、位置は図１の例によっては限定されず、宇宙機本体１０の全体をバンパ構造体２によって覆う構成を採ることも可能である。

【0037】

また、上記の第一実施形態で説明した中間バンパ２２の撓みの形状は一例であって、他の例として波型に撓んでいてもよいし、不規則に撓みが形成されている状態でもよい。この場合でも、上述したものと同様の作用効果を得ることができる。

【0038】

さらに、中間バンパ２２の形状は、上記の各実施形態で説明した矩形に限定されない。バンパ構造体２が設けられる位置や形状に応じて、多角形状や円形状をなしていてもよい。また、重量増加が許容される限りにおいて、中間バンパ２２を複数層設けることも可能である。

【0039】

また、上記の第一実施形態で説明した、撓みを有する中間バンパ２２を第二実施形態や第三実施形態の各構成と組み合わせて適用することも可能である。この構成によれば、中間バンパ２２による保護性能をさらに向上させることができる。

【0040】

さらに、第一実施形態の変形例で説明した中間バンパ２２の撓みの方向（つまり、取付部３２の傾斜面１３３の傾斜方向）は一例であって、反対の方向に撓んでいてもよい。この構成であっても、上述したものと同様の作用効果を得ることが可能である。

【0041】

加えて、中間バンパ２２の材質は、上述した繊維材料に必ずしも限定されない。他の例として、撓ませることが可能な柔軟な特性を有する樹脂材料による一様なシートや、金属性のメッシュ等を用いることも可能である。この場合であっても、上述したものと同様の作用効果を得ることができる。

【0042】

＜付記＞
各実施形態に記載のバンパ構造体２、及び宇宙機１は、例えば以下のように把握される。

【0043】

（１）第１の態様に係るバンパ構造体２は、内側に与圧空間を形成する主壁１２、及び該主壁１２に対して間隔をあけて対向する外側バンパ１３を有する宇宙機１に取り付けられるバンパ構造体２であって、前記主壁１２と前記外側バンパ１３とを接続する複数のフレーム部材２１と、該フレーム部材２１同士の間で、予め撓んだ状態で取り付けられている中間バンパ２２と、を備える。

【0044】

上記構成によれば、中間バンパ２２が予め撓んだ状態で取り付けられている。これにより、飛翔体が中間バンパ２２に衝突した際には、中間バンパ２２が面外変形を生じやすくなる。面外変形が生じると、飛翔体と中間バンパ２２との接触時間や衝撃の伝搬時間が長くなる。その結果、飛翔体やその飛散物の速度を大きく下げることが可能となる。したがって、これら飛翔体や飛散物が中間バンパ２２を貫通して主壁１２に到達してしまう可能性を低減することができる。特に、中間バンパ２２を撓ませることのみによって上記のような保護性能の向上を実現できることから、部品点数を削減することができる。これにより、宇宙機１の軽量化を実現することが可能となる。

【0045】

（２）第２の態様に係るバンパ構造体２は、（１）のバンパ構造体２であって、前記フレーム部材２１は、フレーム部材本体３１と、該フレーム部材本体３１から前記中間バンパ２２に向かって突出する取付部３２と、該取付部３２に対して前記中間バンパ２２を固定する固定部３３と、を有し、互いに隣接する前記フレーム部材２１同士の間における一方の前記固定部３３から他方の前記固定部３３までの寸法よりも、前記中間バンパ２２の寸法の方が大きく設定されることで、該中間バンパ２２が撓んでいる。

【0046】

上記構成によれば、固定部３３同士の間の寸法よりも中間バンパ２２の寸法を大きく設定することのみによって、当該中間バンパ２２が撓んだ状態を容易かつ安価に実現することができる。これにより、製造コストやメンテナンスコストを削減することができる。

【0047】

（３）第３の態様に係るバンパ構造体２は、（１）のバンパ構造体２であって、前記フレーム部材２１は、フレーム部材本体３１と、該フレーム部材本体３１から前記中間バンパ２２に向かって突出するとともに、前記フレーム部材本体３１に対して斜めに延びる傾斜面１３３を有する取付部３２と、該取付部３２に対して前記中間バンパ２２を固定する固定部３３と、を有し、前記中間バンパ２２の端縁が、前記取付部３２の傾斜面１３３に沿って固定されることで、該中間バンパ２２が撓んでいる。

【0048】

上記構成によれば、取付部３２の傾斜面１３３に合わせて中間バンパ２２を取り付けることによって、当該中間バンパ２２に撓みを持たせることができる。また、取付部３２の寸法体格を一律に定めることで、中間バンパ２２に生じる撓み量も各所で一定に揃えることができる。これにより、中間バンパ２２の取り付けられる位置による保護性能のばらつきを抑えることができる。したがって、宇宙機１をより安定的に飛翔体から保護することが可能となる。

【0049】

（４）第４の態様に係るバンパ構造体２は、（２）又は（３）のバンパ構造体２であって、前記取付部３２を前記フレーム部材本体３１に対して回動可能に支持する回動支持部５０をさらに備える。

【0050】

上記構成によれば、飛翔体が中間バンパ２２に衝突した際に、衝撃によって取付部３２が回動支持部５０の回動軸Ｘ回りに回動する。つまり、中間バンパ２２が見かけ上、柔な構造によって支持されていることとなる。これにより、例えば中間バンパ２２が剛な構造によって支持されている構成に比べて、衝撃吸収性をさらに高めることができる。したがって、宇宙機１をさらに安定的に飛翔体から保護することができる。

【0051】

（５）第５の態様に係るバンパ構造体２は、（２）から（４）のいずれか一態様に係るバンパ構造体２であって、前記取付部３２、及び前記フレーム部材本体３１を接続する弾性部材６０をさらに備える。

【0052】

上記構成によれば、取付部３２とフレーム部材本体３１の間に弾性部材６０を取り付けることで、中間バンパ２２に衝撃が加わった際の変形に対する剛性を適正に調節することが可能となる。さらに、外部から加わる振動や音響振動の特定の周波数に対してバンパ構造体２が共振してしまう可能性を低減することができる。

【0053】

（６）第６の態様に係るバンパ構造体２は、（２）から（５）のいずれか一態様に係るバンパ構造体２であって、前記取付部３２、及び前記フレーム部材本体３１を接続する減衰部材７０をさらに備える。

【0054】

上記構成によれば、取付部３２とフレーム部材本体３１の間に減衰部材７０を取り付けることで、中間バンパ２２に衝撃が加わった際の変形に対する剛性を適正に調節することが可能となる。さらに、減衰部材７０によって衝撃力が大きく減衰されることから、中間バンパ２２による衝撃吸収性能をさらに向上させることも可能となる。

【0055】

（７）第７の態様に係るバンパ構造体２は、（２）から（６）のいずれか一態様に係るバンパ構造体２であって、前記中間バンパ２２と前記取付部３２とは互いに面接触した状態で前記固定部３３によって固定され、前記固定部３３は、前記取付部３２、及び前記中間バンパ２２を貫通するボルト４０を有し、前記取付部３２における前記ボルト４０が挿通される孔３６は前記取付部３２の延びる方向を長軸とする長円形をなしている。

【0056】

上記構成によれば、中間バンパ２２と取付部３２が面接触した状態で固定されている。さらに、取付部３２と中間バンパ２２を固定するボルト４０は、当該取付部３２の長円形の孔３６に挿通されている。したがって、中間バンパ２２は、取付部３２に対して孔３６の長軸の分だけ相対変位することが可能である。これにより、中間バンパ２２に衝撃が加わった際には、当該中間バンパ２２と取付部３２が相対変位する際の摩擦力によって衝撃を減衰させることができる。これにより、中間バンパ２２の保護性能をさらに向上させることが可能となる。

【0057】

（８）第８の態様に係るバンパ構造体２は、（２）から（７）のいずれか一態様に係るバンパ構造体２であって、前記中間バンパ２２は、繊維材料で形成されたバンパ本体８１と、少なくとも該バンパ本体８１における前記取付部３２側に偏った位置に一体に設けられ、前記繊維材料よりも低い剛性を有する材料で形成された低剛性部８２と、を有する。

【0058】

上記構成によれば、中間バンパ２２に衝撃が加わった際に、低剛性部８２が優先的に変形することで、バンパ本体８１に加わる衝撃を低減することができる。したがって、中間バンパ２２の耐久性が向上して、より長期にわたってバンパ構造体２による保護性能を維持することができる。

【0059】

（９）第９の態様に係るバンパ構造体２は、内側に与圧空間を形成する主壁１２、及び該主壁１２に対して間隔をあけて対向する外側バンパ１３を有する宇宙機１に取り付けられるバンパ構造体２であって、前記主壁１２と前記外側バンパ１３とを接続する複数のフレーム部材２１と、該フレーム部材２１同士の間で、予め撓んだ状態で取り付けられている中間バンパ２２と、を備え、前記フレーム部材２１は、フレーム部材本体３１と、該フレーム部材本体３１から前記中間バンパ２２に向かって突出する取付部３２と、該取付部３２に対して前記中間バンパ２２を固定する固定部３３と、を有し、前記取付部３２を前記フレーム部材本体３１に対して回動可能に支持する回動支持部５０をさらに備える。

【0060】

上記構成によれば、飛翔体が中間バンパ２２に衝突した際に、衝撃によって取付部３２が回動支持部５０の回動軸Ｘ回りに回動する。つまり、中間バンパ２２が見かけ上、柔な構造によって支持されていることとなる。これにより、例えば中間バンパ２２が剛な構造によって支持されている構成に比べて、衝撃吸収性をさらに高めることができる。したがって、宇宙機１をさらに安定的に飛翔体から保護することができる。

【0061】

（１０）第１０の態様に係るバンパ構造体２は、内側に与圧空間を形成する主壁１２、及び該主壁１２に対して間隔をあけて対向する外側バンパ１３を有する宇宙機１に取り付けられるバンパ構造体２であって、前記主壁１２と前記外側バンパ１３とを接続する複数のフレーム部材２１と、該フレーム部材２１同士の間で、予め撓んだ状態で取り付けられている中間バンパ２２と、を備え、前記フレーム部材２１は、フレーム部材本体３１と、該フレーム部材本体３１から前記中間バンパ２２に向かって突出する取付部３２と、該取付部３２に対して前記中間バンパ２２を固定する固定部３３と、を有し、前記中間バンパ２２は、繊維材料で形成されたバンパ本体８１と、少なくとも該バンパ本体８１における前記取付部３２側に偏った位置に一体に設けられ、前記繊維材料よりも低い剛性を有する材料で形成された低剛性部８２と、を有する。

【0062】

上記構成によれば、中間バンパ２２に衝撃が加わった際に、低剛性部８２が優先的に変形することで、バンパ本体８１に加わる衝撃を低減することができる。したがって、中間バンパ２２の耐久性が向上して、より長期にわたってバンパ構造体２による保護性能を維持することができる。

【0063】

（１１）第１１の態様に係るバンパ構造体２は、（１）から（１０）のいずれか一態様に係るバンパ構造体２と、前記主壁１２、及び前記外側バンパ１３を有するとともに前記バンパ構造体２が取り付けられる宇宙機本体１０と、を備える。

【0064】

上記構成によれば、飛翔体の衝突に対して高いロバスト性を有する堅牢な宇宙機１を提供することができる。

【符号の説明】

【0065】

１…宇宙機 ２…バンパ構造体 １０…宇宙機本体 １１…推進装置 １２…主壁 １３…外側バンパ ２１…フレーム部材 ２２…中間バンパ ３１…フレーム部材本体 ３２…取付部 ３３…固定部 ３４…柱状部 ３５…フランジ部 ３６…孔 ４０…ボルト ５０…回動支持部 ６０…弾性部材 ７０…減衰部材 ８１…バンパ本体 ８２…低剛性部 １３２…取付部 １３３…傾斜面 Ｘ…回動軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】