特開 2024-97079 衛星の分離システム

(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】P2024097079

(43)【公開日】2024-07-17

(54)【発明の名称】衛星の分離システム

(51)【国際特許分類】

   B64G 1/64 20060101AFI20240709BHJP

【ＦＩ】

B64G1/64 500

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024074170

(22)【出願日】2024-05-01

(62)【分割の表示】P 2022517152の分割

【原出願日】2019-11-07

(71)【出願人】

【識別番号】522035281

【氏名又は名称】エキソローンチ ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100104938

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜澤 英久

(74)【代理人】

【識別番号】100140361

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 幸二

(72)【発明者】

【氏名】シュヴァルツ，ペーター

(72)【発明者】

【氏名】グルーバー，ヨハネス

(72)【発明者】

【氏名】ヴィマー，ペーター

(57)【要約】

【課題】 打上げ機からの衝撃のない、円滑で直線的な衛星の展開を可能にする分離システムを提供する。
【解決手段】 本発明は、打上げ機に搭載するための第１のリングと、衛星に搭載するための第２のリングと、第１および第２のリングに分離力を作用させる展開手段と、を備えた、打上げ機から放出軸に沿って衛星を打ち出す分離システムに関する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

打上げ機から放出軸（Ｄ）に沿って衛星を打ち出す分離システム（２０）であって、
－ 前記打上げ機に取り付けるための第１のリング（２２）と、
－ 前記衛星に取り付けるための第２のリング（２４）と、
－ 前記第１のリング（２２）と前記第２のリング（２４）を保持位置に相互接続する保持手段と、
－ 前記第１のリング（２２）と前記第２のリング（２４）に分離力を作用させる展開手段（２６）と、
－ 前記第１のリング（２２）と前記第２のリング（２４）の相互接続を解放する解放手段（４０）と、
を備え、
－ 前記展開手段（２６）によって作用される分離力は、解放されると同時に増加する、分離システム（２０）。

【請求項2】

前記展開手段（２６）は、第１のグループのスプリング（５４）および第２のグループのスプリング（５６）を備え、前記第１のグループのスプリング（５４）は、前記第２のグループのスプリング（５６）のスプリング力と比較して異なるスプリング力を有することを特徴とする請求項１に記載の分離システム（２０）。

【請求項3】

少なくとも１つの作動リング（３６ａ，３６ｂ，５２）が、前記第１のリング（２２）に摺動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の分離システム（２０）。

【請求項4】

少なくとも２つの作動リング（３６ａ，３６ｂ）が、前記第１のリング（２２）に摺動可能に取り付けられており、前記解放手段（４０）が、前記２つの作動リング（３６ａ，３６ｂ）を互いに対して反対方向に駆動することを特徴とする請求項１に記載の分離システム（２０）。

【請求項5】

前記保持手段が、前記第１のリング（２２）および前記第２のリング（２４）の円周に沿って分散された複数の保持装置（３０）を備えることを特徴とする請求項１に記載の分離システム（２０）。

【請求項6】

前記保持装置（３０）は、それぞれ、互いに対して反対方向に移動可能な２つの連結ブラケット（３２ａ，３２ｂ）を備え、前記連結ブラケット（３２ａ，３２ｂ）は、２つの作動リング（３６ａ，３６ｂ）によって同時に移動することを特徴とする請求項５に記載の分離システム（２０）。

【請求項7】

前記保持装置（３０）は、それぞれ、前記連結ブラケット（３２ａ，３２ｂ）の間に固定レセプタクル（３４）を備えることを特徴とする請求項６に記載の分離システム（２０）。

【請求項8】

複数の操作レバー（４２）が、前記第１のリング（２２）に枢動可能に取り付けられ、前記操作レバー（４２）が、前記第１のリング（２２）に互いに対して反対方向に摺動可能に取り付けられた、２つの作動リング（３６ａ，３６ｂ）を駆動することを特徴とする請求項１に記載の分離システム（２０）。

【請求項9】

前記分離システム（２０）は、前記複数の操作レバー（４２）の１つに連結されたスタータ機構（６２）を備え、前記スタータ機構（６２）は、前記操作レバー（４２）を作動させることを特徴とする請求項８に記載の分離システム（２０）。

【請求項10】

前記展開手段（２６）が、複数のレバー機構を備え、前記レバー機構は、それぞれ、互いに枢動可能に接続された第１のレバー（４８）および第２のレバー（５０）を備えることを特徴とする請求項１に記載の分離システム（２０）。

【請求項11】

第１のグループのスプリング（５４）が、前記第１のリング（２２）と、前記第１のリング（２２）に摺動可能に取り付けられた作動リング（５２）と、を接続することを特徴とする請求項１に記載の分離システム（２０）。

【請求項12】

前記保持位置では、前記第１のレバー（４８）および前記第２のレバー（５０）の一方に配置されたスタータスプリング（５６）が、前記第１のレバー（４８）および前記第２のレバー（５０）の他方にスプリング力を作用させることを特徴とする請求項１０に記載の分離システム（２０）。

【請求項13】

前記スタータスプリング（５６）が、前記第１のリング（２２）の接平面に配置されることを特徴とする請求項１２に記載の分離システム（２０）。

【請求項14】

前記第１のレバー（４８）の第１の端部および前記第２のレバー（５０）の第１の端部は、それぞれ、２つの垂直軸（Ｓ１，Ｓ２）を中心として旋回するように取り付けられていることを特徴とする請求項１０に記載の分離システム。

【請求項15】

前記各スプリング（５４，５６）の長手方向軸は、前記第１のリング（２２）に対して接線方向に配置されることを特徴とする請求項２に記載の分離システム（２０）。

【請求項16】

前記放出軸（Ｄ）に沿った、保持位置と解放位置との間の第１のリング（２２）に対する第２のリング（２４）の最大移動範囲は、少なくとも４ｃｍ、好ましくは少なくとも６ｃｍであり、特に最大８ｃｍであることを特徴とする請求項１に記載の分離システム（２０）。

【請求項17】

打上げ機から放出軸（Ｄ）に沿って衛星を打ち出すための分離システム（２０）であって、
－ 前記打上げ機に取り付けるための第１のリング（２２）と、
－ 前記衛星に取り付けるための第２のリング（２４）と、
－ 前記第１のリング（２２）と前記第２のリング（２４）を保持位置に相互接続する保持手段と、
－ 少なくとも１つのスプリング（５４）によって前記第１のリング（２２）を前記第２のリング（２４）から分離する展開手段（２６）と、
－ 前記第１のリング（２２）と前記第２のリング（２４）の相互接続を解放する解放手段（４０）と、
を備え、
－ 前記スプリング（５４）が、前記第２のリング（２４）を解放可能に支持するレバー機構に連結されている、分離システム（２０）。

【請求項18】

前記レバー機構のすべてのレバー（４８，５０）が、機械的制限誘導を介して連結されていることを特徴とする請求項１７に記載の分離システム（２０）。

【請求項19】

前記放出軸（Ｄ）に沿った前記レバー機構のレバー（４８，５０）の移動範囲は、前記スプリング（５４）の移動範囲よりも大きいことを特徴とする請求項１７に記載の分離システム（２０）。

【請求項20】

前記展開手段（２６）によって作用される分離力は、解放されると同時に増加することを特徴とする請求項１７に記載の分離システム（２０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、打上げ機に搭載するための第１のリングと、衛星に搭載するための第２のリングと、第１および第２のリングに分離力を作用させる展開手段と、を備えた、打上げ機から放出軸に沿って衛星を打ち出す分離システムに関する。

【背景技術】

【0002】

衛星、特に最大約１５０ｋｇのマイクロサテライトは、通常、打上げ機（launch vehicle）を備えたロケットによって軌道に運ばれ、打上げ機から分離システムによって分離される。公知の分離システムは、ベルトのような構造を使用して、衛星を打上げ機に固定して輸送する。軌道上では、ベルトが解放され、それによって、予荷重されたスプリングが弛緩し、衛星を打ち出す。スプリングは通常、わずか約２ｃｍのストロークを特徴とする。したがって、蓄積されたエネルギー、つまりスプリング力は非常に短い移動経路に亘って完全に解放され、衛星に衝撃を及ぼす。これは、敏感な衛星、光ペイロード、および電子部品に損傷を与えるリスクをもたらす。保持力が分離システムの円周に沿って不均一に解放される場合、衛星の展開中に望ましくない傾斜モーメントが発生する可能性があることは、そのようなシステムのさらなるリスクである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的は、打上げ機からの衝撃のない、円滑で直線的な衛星の展開を可能にする分離システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

この目的は、請求項１に記載の分離システムによって達成され、特に、第１および第２のリングに分離力を作用させる展開手段を備え、その展開手段によって作用される分離力は、解放されると同時に増加する、分離システムによって達成される。この目的はまた、請求項１７に記載の分離システムによって達成され、特に、少なくとも１つのスプリングによって第１のリングを第２のリングから分離する展開手段を備え、前記のスプリングは、第２のリングを解放可能に支持するレバー機構に連結されている、分離システムによって達成される。

【0005】

本発明の実施形態によれば、打上げ機から放出軸に沿って衛星を打ち出す分離システムが、打上げ機に取り付けるための第１のリングと、衛星に取り付けるための第２のリングと、第１のリングおよび第２のリングを保持位置に相互接続する保持手段と、第１のリングと第２のリングに分離力を作用させる展開手段と、第１および第２のリングの相互接続を解放する解放手段と、を備え、展開手段によって作用される分離力は、解放されると同時に増加する。

【0006】

本発明の一般的な考え方は、衛星の円滑な加速を確実にするために、衛星の展開が最小の分離力のみで開始されるということである。展開プロセス中の分離力のさらなる増加は、軌道への衛星の効果的な打ち出しを確実にする。このようにして、打上げ機からの衛星の衝撃のない分離を達成することができ、そのコンポーネントとペイロードの構造的および機能的な完全性を保護する。

【0007】

一般に、分離システムでは、リング状の形状以外の形状も可能である。しかしながら、信頼性が高く軽量なコンポーネントは、宇宙用途にとって最も重要である。したがって、対称的なリング形状は、最小限の数の部品および機械的部品しか必要としないため、好ましい場合がある。打上げ機の負荷を最小限に抑えるために、分離システム、またはその部品の選択、特に第１のリングおよび第２のリング、およびそれに取り付けられた他のリングは、炭素繊維などの非常に軽い材料から製造され得る。

【0008】

第１のリングおよび第２のリングは、それらの全周に沿ってそれぞれ打上げ機および衛星に取り付けられるように適合され、その結果、リングの放射面は、それぞれ打上げ機と衛星の取り付け面に対して少なくともほぼ平行に指向される。保持位置において、すなわち、衛星を軌道に輸送している間、第１のリングおよび第２のリングは、保持手段によって互いに平行に向けられたそれらの放射面で相互接続することができる。放出軸は、リングの放射面に対して少なくともほぼ垂直に向けることができる。

【0009】

分離システムはさらに、衛星に分離力を加えるための展開手段と、第１および第２のリングの相互接続を解放するための解放手段と、を備える。一般に、展開および解放手段は、第１のリングまたは第２のリングのいずれかに配置することができる。第２のリングは展開後も衛星に残っているため、それらの手段の両方が第１のリングに配置されていると有利である。

【0010】

解放手段は、第１のリングと第２のリングとを分離できるように、保持手段のロックを解除することによって保持位置を解放するように装備されている。解放手段は、少なくとも１つのスプリングまたは一群のスプリングを含み得る。スプリングは、例えば、保持位置において予荷重が印加され、衛星展開の開始時に弛緩し、それにより、それらのスプリング力によって第１および第２のリングの相互接続を解除することができる。

【0011】

一実施形態では、展開手段は、第１のグループのスプリングおよび第２のグループのスプリングを備え、第１のグループのスプリングは、第２のグループのスプリングのスプリング力と比較して異なるスプリング力を有する。これらの２つのグループのスプリングは、互いに独立して機能し、異なる時点でスプリング力を作用させる。第１のグループのスプリングは、衛星を押し出すための展開手段のメインアクチュエータを構成し得るが、第２のグループのスプリングは、特に、低減されたスプリング力で、特に、展開プロセスを開始する、支持アクチュエータとして機能し得る。したがって、スプリングの２つのグループは、特に信頼性の高い展開を保証する。

【0012】

さらなる実施形態では、少なくとも１つの作動リングが第１のリングに摺動可能に取り付けられる。このような作動リングは、第１のリングと共通の中心の周りに回転可能に取り付けることができ、したがって、第１のリングに対して移動可能であり、これは、（打上げ機に対して）静的な基礎と見なされ得る。放出軸に関して、作動リングは、軸方向および横方向の並進変位に対して固定することができる。摺動可能な剛性作動リングを提供することにより、作動リングのある点で開始された作動運動は、時間遅延または減衰することなく、機械的制限誘導（mechanical restricted guidance）により、作動リングの他のすべての点に直接伝達される。それにより、作動リングの全周にわたる動作、したがって分離システムの動作に即座に応答することが保証される。

【0013】

さらなる開発では、少なくとも２つの作動リングが第１のリングに摺動可能に取り付けられ、解放手段は、前記２つの作動リングを互いに対して（円周方向に）反対方向に駆動することを意味する。２つの作動リングは、第１のリングの両側、例えば、第１のリングの半径方向外側および内側に配置することができる。それらの少なくとも２つの作動リングは、その一方の作動リングのある点で開始された動きが、機械的制限誘導によって、両方の作動リング上の他のすべての点に伝達されると同時に、その一方のリングの動きが、他方の作動リングとは反対方向への同期運動によって達成されるように連結することができる。解放手段は、例えば、スプリング力を加えることによって、それらの同期運動を互いに対して反対方向に作動させる作動リングに連結することができる。

【0014】

本発明のさらなる実施形態によれば、保持手段は、第１および第２のリングの円周に沿って分散された複数の保持装置を備える。これにより、第１および第２のリングの相互接続がマルチポイント接続になり、第１のリングと第２のリングとの間の安定した連結を提供すると同時に、打上げ機に接続されている間も衛星の負荷の分散、支持を確実にするという利点がある。例えば、保持装置は、第１のリング上に配置された複数の連結装置と、第２のリング上に配置された複数の対応する連結ピンと、を備え、それらのピンは、２つのリングの相互接続を確立するために連結装置によって取り込まれ、保持されるように設計される。

【0015】

さらなる開発では、各保持装置は、互いに対して反対方向に移動可能な２つの連結ブラケットを備える。それらの連結ブラケットは、第１のリング上の連結装置の一部であり、第１のリング自体またはその追加部分、特に作動リングと接続することができる。連結ブラケットは、第１のリングに対して移動可能に配置することができ、特に、それらのブラケットは、互いに対して最大距離にあるとともに、第２のリングの連結ピンを解放するために開いている開配置（open configuration）と、互いに対して最小距離にあるとともに、第２のリングの連結ピンを囲んで保持する閉配置（closed configuration）と、の間で互いに対して反対方向に移動可能である。例えば、連結ブラケットは、その閉配置では、２つの対向する側から連結ピンを囲み、それによりそれらの連結ピンを所定の位置に固定するように配置され得る。

【0016】

連結ブラケットは、特に２つの作動リングによって同期するように動かすことができる。連結ピンのグリップを解放するために、２つの作動リングを互いに反対方向に回転させることにより、両方の連結ブラケットを離すことができる。両方の連結ブラケットを同期して取り外すことにより、連結ピン全体の周りの保持力が均等に解放されるため、傾斜モーメントの発生を防ぐことができる。すべての連結装置は作動リングを介して連結できるため、開動作は、第１のリングの円周に沿って分散されたすべての連結装置の連結ブラケットに同時に到達する。それにより、傾斜モーメントを発生させることなく、第２のリングを均一に解放することができる。

【0017】

別の実施形態によれば、各連結装置は、前記の連結ブラケットの間に固定されたレセプタクルを備える。連結ブラケットと固定レセプタクルは一緒になって、第２のリングの連結ピンを保持位置にとるための連結装置を形成する。第１のリングと第２のリングとの間の接続を確立する際、固定レセプタクルは連結ピンを正しい位置にガイドするのに役立つ。第２のステップでは、連結ブラケットを使用することで、安定した接続を確保し、適切な連結面でピンを囲むことにより、放出軸に沿った並進運動（translational movements）ならびに放出軸に垂直な並進運動に対して連結ピンを固定することができる。

【0018】

さらなる実施形態では、複数の操作レバーが第１のリングに枢動可能に取り付けられ、操作レバーは、第１のリングに互いに対して反対方向に摺動可能に取り付けられた２つの作動リングを駆動する。操作レバーは、第１のリングの旋回軸に回動可能に取り付けることができる一方、操作レバーの両側のアームはそれぞれ作動リングに接続され、それにより２つの作動リングを同時に互いに対して反対方向に駆動する。例えば、１つの操作レバーを分離システムの各連結装置に関連付けることができ、それにより、第１のリングの円周全体の周りの２つの作動リングの円滑な操作を確実にする。操作レバーの動きは、例えば、解放手段の１つのスプリングまたは一群のスプリング、例えば、操作レバーごとに１つのスプリングによって発生させることができる。

【0019】

別の実施形態では、分離システムは、操作レバーの１つに連結されたスタータ機構を備え、前記のスタータ機構は、前記の操作レバーを作動させる。スタータ機構は、打上げ機からの衛星の分離プロセスを開始するように設計される。スタータ機構は、特に、操作レバーを解放して、その操作レバーに関連する解放手段の予荷重が加えられたスプリングを弛緩させることができる。また、解放手段の他のスプリングは、同時に自由に弛緩され、スプリングに蓄積されたエネルギーは、操作レバーにより、特に互いに対して反対の円周方向への、作動リングの摺動運動に変換される。分離システム全体に亘るこの運動の、即時の非減衰伝達は、作動リングによる制限された機械的連結によって保護することができ、それにより分離メカニズムの信頼性をさらに高めることができる。

【0020】

さらなる開発では、展開手段は、それぞれが互いに枢動可能に接続された第１のレバーおよび第２のレバーを含む複数のレバー機構を備える。したがって、第１および第２のレバーは、はさみのようなレバー機構を形成し得る。第１および／または第２のレバーは、レバー機構の力の伝達を最適化するために、ねじれた形状または真っ直ぐな形状を示し得る。空間的要件のために、レバー機構を第１のリングの外側に配置することは有益であるが、一般に、レバー機構を第１のリングの内側に配置することも可能である。

【0021】

レバー機構は、第１のレバーの第１の端部および第２のレバーの第１の端部が、第１のリングまたは第１のリングに取り付けられた構成要素に固定されるように設計することができる。各レバー機構は、第２のリングに分離力を加えるために、第２のリングとの接触を確立するための少なくとも１つの点を特徴とすることができる。第２のリングとの接触点は、例えば、第１のレバーの第２の端部および／または第２のレバーの第２の端部に配置することができる。第１および第２のレバーの第２の端部は、第１および第２のレバーの第１の端部から見て、レバー機構のピボット点を越えた各々のレバーアーム上にそれぞれ配置することができる。

【0022】

衛星の展開が放出軸に沿って行われるので、レバー機構と第２のリングとの接触点の効果的な動きも放出軸に沿って向けることができる。したがって、展開位置では、第１および第２のレバーの第２の端部は、第１のリングの平面から最大距離にあり、レバー機構全体は、Ｘ字形または逆Ｙ字形に似ている。

【0023】

保持位置では、第１のレバーと第２のレバーのレバーアームは、少なくとも互いにほぼ整列させることができ、レバー機構全体は、閉じたはさみの形状に似ている。この位置では、レバー機構は少なくともほぼ平衡位置にある。ピボット点および第１および第２のレバーの第１の端部は、ほぼ直線上に配置される。

【0024】

閉じたはさみとＸのような位置との間でレバー機構を作動させると、少なくともほぼ第１のリングの平面に位置する第１および第２のレバーの第１の端部の間の距離が変化する。第１または第２のレバーの一方の第１の端部は第１のリングに固定することができ、他方は第１のリングに対して移動可能に取り付けることができる。第１のレバーおよび第２のレバーの第１の端部の間の接続線が常に第１のリングに対して接線を維持するように、動きを制限することができる。

【0025】

分離力が分離システムの全周に亘って均等に分散されるようにするために、いくつかのレバー機構を第１のリングの円周の周りに配置することができる。たとえば、いくつかのレバー機構を第１のリングの周囲に均等に配置することができる。

【0026】

別の実施形態では、第１のグループのスプリングは、第１のリングと、第１のリングに摺動可能に取り付けられた作動リングと、を接続する。作動リングの任意の点で誘発された動きは、時間遅延または減衰することなく作動リングの他のすべての点に伝達される。第１のグループのスプリングは展開手段の一部であり、展開手段を駆動することができるので、展開手段の動き、例えば、レバー機構の動きを、作動リング全体に亘って前進させることができる。これにより、すべての展開手段が同時に作動することを確実にし、展開中の傾斜モーメントを回避するのに役立つ。

【0027】

さらなる実施形態では、保持位置において、第１および第２のレバーの一方に配置されたスタータスプリングが、第１および第２のレバーの他方にスプリング力を作用させる。この第２のグループのスプリングは、展開手段の他のコンポーネントとは独立して機能し、展開の開始を支援する。レバー機構は保持位置で平衡に近いため、第２グループのスプリングによって加えられる追加のスプリング力により、展開手段の確実なトリガーが保証される。

【0028】

保持位置では、第１レバーと第２レバーのレバーアームを密接に揃えることができる。スタータスプリングは、第１および／または第２のレバーのレバーアームに配置することができ、それにより他のレバーの隣接するレバーアームによって一緒に押される、すなわち予圧される。押し戻すと、スタータスプリングは、結果として生じるスプリング力を隣接するレバーアームに作用させる。

【0029】

別の実施形態のスタータスプリングは、第１のリングの接平面に配置されている。スタータスプリングまたは一群のスタータスプリングの長手方向のスプリング軸は、分離システムの展開中に向きを変えるが、スプリング軸の再方向付けは、第１のリングの接平面または第１のリングの接平面に平行な面に限定することができる。したがって、スプリング力は最大の効率でレバー機構に向けられる。

【0030】

別の実施形態では、第１のレバーの第１の端部および第２のレバーの第１の端部は、それぞれ、２つの垂直軸を中心として旋回するように取り付けられる。それらの軸の１つは放出軸に平行にすることができ、もう１つは第１のリングの平面に平行にすることができる。このように、はさみのようなレバー機構が無制限に機能し、第１のリングの平面における第１のレバーの第１の端部と第２のレバーの第１の端部との間の距離の変化、ならびに第１のレバーと第２のレバーと第１のリングの平面との間の角度の変化を可能にする。レバー機構の歪みのない低損失の操作により、衛星の力効率の高い展開が可能となる。

【0031】

さらなる開発では、各スプリングの長手方向軸は、第１のリングに対して接線方向に配置される。第１のグループまたは第２のグループのスプリングの、またはその両方のスプリングの長手方向軸は、第１のリングの接平面に配置され得るが、展開手段の一群のスプリング、例えば、展開手段の第１のグループのスプリングはまた、それらの長手方向軸が第１のリングの平面に平行であり、第１のリングに接するように配置することができる。

【0032】

放出軸は後者の方向に少なくともほぼ垂直であるため、衛星を展開するために、スプリング力は特定の手段、例えばレバー機構によって方向を変えられなければならない。スプリング力の方向転換は、展開手段によって及ぼされる分離力が衛星の解放時に増加するように、有利に生じる。

【0033】

代替的または付加的に、分離システムの解放手段のスプリング要素もまた、各スプリングの長手方向軸を第１のリングに対して接線方向に配置された方向に向けることができる。あるいは、解放手段のスプリングの軸はまた、接線方向に平行に、例えば、第１のリングの内側に配置されてもよい。

【0034】

さらなる実施形態では、保持位置と解放位置との間の放出軸に沿った第１のリングに対する第２のリングの最大移動範囲すなわちストロークは、展開時に、少なくとも４ｃｍ、好ましくは少なくとも６ｃｍ、特に最大８ｃｍである。そのようなストロークは、最先端のものと比較して大きく、より長い移動範囲にわたって分離力を衛星に伝達することを可能にし、衛星の激しくない加速をもたらす。特に、放出軸に沿った展開手段の移動範囲は、展開手段を操作するスプリングのスプリング移動範囲よりも大きくてもよい。衛星の解放時に増加する、展開手段によって及ぼされる分離力と組み合わされて、円滑な加速、したがって、衛星の衝撃のない展開を達成することができる。

【0035】

しかしながら、上記の主題と組み合わせることができる本発明の別の態様は、打上げ機から放出軸に沿って衛星を打ち出すための分離システムであって、打上げ機に取り付けるための第１のリングと、衛星に取り付けるための第２のリングと、第１のリングと第２のリングを保持位置に相互接続する保持手段と、少なくとも１つのスプリングによって第１のリングを第２のリングから分離する展開手段と、第１のリングと第２のリングの相互接続を解放する解放手段と、を備え、前記スプリングが、第２のリングを解放可能に支持するレバー機構に連結されている。

【0036】

本発明のこの態様の一般的な考え方は、スプリングによって加えられる分離力が、第１のリングと第２のリングとの間に直接作用するのではなく、レバー機構を介して衛星に加えられるというものである。それにより、スプリング力の発達は、レバー機構の設計によって影響を受け、特に、長い移動範囲に亘る最小の初期力（initial force）での、衛星の誘導された滑らかな加速を実現することができる。レバー機構は、複数のレバーまたは一群のレバーを含み得る。

【0037】

本発明の第１の態様によるすべての利点は、本発明のこの態様でも達成することができる。

【0038】

一実施形態では、レバー機構のすべてのレバーは、機械的な制限された誘導を介して連結される。したがって、レバー機構の１つのレバーの動きは、時間遅延なしに、そして減衰することなく、レバー機構のすべてのレバーに伝達され、展開手段による第２のリングへの分離力の同時かつ同期の作用を確実にする。

【0039】

さらなる開発では、放出軸に沿ったレバー機構のレバーの移動範囲は、スプリングの移動範囲よりも大きい。したがって、スプリング力が作用する移動範囲を拡大しながら、スプリング力がレバー機構によって第２のリングに伝達され、それにより、展開手段、したがって衛星へのスプリング力の激しくない印加を提供する。

【0040】

別の実施形態では、展開手段によって及ぼされる分離力は、解放時に増加する。レバー機構は、衛星展開の開始時に展開手段に低い力を伝達するように設計することができるが、展開手段に伝達される力は展開プロセスに亘って増加する。これにより、衛星の円滑な加速が保証され、これは、敏感な機器の構造的および機能的な完全性を損なわないようにするために有益である。

【0041】

本発明のさらなる実施形態は、特許請求の範囲、説明、および図面から見ることができる。本発明は、概略図を参照しながら、以下に一例としてのみ説明される。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】放出状態の分離システムの上面斜視図である。

【図2】保持位置で打上げ機に取り付けられるように構成された図１の分離システムの一部の上面斜視図である。

【図3】図２の分離システムの一部の底面斜視図である。

【図4】保持位置にある分離システムの展開手段のレバー機構の側面図である。

【図5】保持位置にあるスタータ機構の上面図である。

【図6】解放位置にある図５のスタータ機構の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

図面は、打上げ機に取り付けられ、それにより打上げ機に関する静止基盤を形成するように構成された第１のリング２２と、衛星に取り付けられ、第１のリング２２に対して可動であり、そこから解放可能なように構成された第２のリング２４と、を備えた分離システム２０を示す。第１のリング２２および第２のリング２４の中心軸は、それに沿って衛星が軌道上に打ち出される放出軸Ｄを規定する。

【0044】

図１は、解放状態の分離システム２０を示す。これはまた、分離システム２０を輸送状態にする前の地球上での状態であり、輸送状態では、第１のリング２２および第２のリング２４がしっかりと圧縮されて（図４）、同軸に配置される。解放状態では、第２のリング２４は、接触部位２８において第１のリング２２の展開手段２６のみによって支持される。

【0045】

第１のリング２２および第２のリング２４をしっかりと圧縮された輸送状態に保持するために、分離システム２０は、保持手段を備える。保持手段は、分離システム２０の周囲に沿って分散された複数の保持装置３０を含み、各保持装置３０は、それぞれ第１のリング２２および第２のリング２４上に配置された相補的な対応部を含む。各保持装置３０は、第２のリング上に配置された連結ピン３８と、第１のリング２２上に配置された相補的な連結装置と、を備える。各連結装置は、第１のリング２２に沿って互いに反対方向に移動可能な２つの連結ブラケット３２ａ，３２ｂと、それらの連結ブラケット３２ａ，３２ｂの間に配置された固定レセプタクル３４と、を含む。解放状態では、図１に示すように、連結ブラケット３２ａ，３２ｂは、互いに最大距離にある（図６）。

【0046】

固定レセプタクル３４は、第１のリング２２上に配置される。連結ブラケット３２ａ，３２ｂは、別々の作動リング上、すなわち、第１のリング２２にそれぞれ回転可能に取り付けられるとともに、同軸に配置された外側作動リング３６ａおよび内側作動リング３６ｂ上に配置される。作動リング３６ａおよび３６ｂを互いに反対の円周方向に回転させることにより、連結ブラケット３２ａ，３２ｂは、図１，６に示す開配置と、図２，５に示す閉配置と、の間を同期して移動することができる。

【0047】

それらの開配置では、分離システム２０を輸送状態にするために、連結装置は、第２のリング２４の周囲に沿って配置されるとともに、第１のリング２２上の連結装置の位置と位置合わせされた、第２のリング２４の対応する連結ピン３８を受け入れることができる。衛星を軌道上に展開している間、第２のリング２４の連結ピン３８は、それらの開配置において連結装置から解放することができる。

【0048】

連結ピン３８は、様々な形状を有することができる。図１に示されるように、それらの連結ピンは、閉配置において、連結ブラケット３２ａ，３２ｂの対応する連結面によって閉じられ、所定の位置に保持されるように設計されたノブのような形状を示してもよい。

【0049】

外側および内側作動リング３６ａおよび３６ｂ、したがって連結ブラケット３２ａ，３２ｂの動作は、解放手段４０によって行われる。解放手段４０は、それぞれのピボット４４において第１のリング２２に枢動可能に取り付けられた複数の２アーム操作レバー４２を備える。各操作レバー４２の内側アームは内側作動リング３６ｂに接続され、各操作レバー４２の外側アームは外側作動リング３６ａに接続され、それによりピボット４４を中心に枢動させると、作動リング３６ａおよび３６ｂを互いに関して反対側の円周方向に駆動する。これは、図５と図６を比較すると最もよく理解することができる。

【0050】

解放手段４０は、複数の解放スプリング４６をさらに備え、それらは、それぞれ、各操作レバー４２に連結され、作動させるように設計される。図１，６に示されるように、解放スプリング４６は弛緩位置にあり、これは、連結ブラケット３２ａ，３２ｂの開配置に対応する操作レバー４２のレバー位置を確立する。

【0051】

衛星を軌道上に打ち出すために、分離システム２０は、第１のリング２２および第２のリング２４に分離力を作用させる展開手段２６を備える。

【0052】

展開手段２６は、複数のレバー機構を備え、それらの機構は、それぞれ、はさみのような形状を有するように中央ピボット４９で互いに枢動可能に接続された、第１のレバー４８および第２のレバー５０を備える。

【0053】

図１は、逆Ｙに似た形状をとる解放状態のレバー機構を示す。それぞれの第１の端部の領域において、第１および第２のレバー４８，５０の両方が、第１のリング２２に直接、またはそのリングに取り付けられたコンポーネントに間接的に取り付けられる。特に、第２のレバー５０の第１の端部は、第１のリング２２に接続される一方、第１のレバー４８の第１の端部は、第１のリング２２に回転可能に取り付けられるとともに第１のリングと同軸である、第３の作動リング５２に接続される。第３の作動リング５２は、はさみのようなレバー機構が開状態（図１）と閉状態（図４）との間を移動するときに前後に回転する。

【0054】

図１～３に示されるように、分離システム２０は、第１のリング２２の円周の周りに均等に分散された４つのレバー機構を備える。４つのレバー機構の同時操作は、分離システム２０により傾斜モーメントを誘発することなく、放出軸Ｄに沿った、すなわち第１のリング２２の平面に対して垂直な、衛星の直線的な展開を確実にする。第１のレバー４８の第２の端部は、それぞれ、第２のリング２４との接触点２８を形成し、それにより、軌道上での衛星の打ち出し時に第２のリング２４に対し、展開手段２６の分離力を作用させる。

【0055】

展開手段２６は、第１のグループのスプリング５４および第２のグループのスプリング５６をさらに含む。第１のグループのスプリング５４は、第２のグループのスプリング５６のスプリング力とは異なるスプリング力を有する。スプリング５４および５６はそれぞれ、予荷重時にスプリングの圧縮が発生する長手方向軸を規定する。第１のグループの各スプリング５４および第２のグループの各スプリング５６の長手方向軸は、第１のリング２２に対して接線方向に配置される。特に、第１のグループのスプリング５４の長手方向軸は、第１のリング２２の平面に対して平行に指向される一方、第２のグループのスプリング５６の長手方向軸は、第１のリング２２に接し、かつ放出軸Ｄに平行な平面に指向される。

【0056】

図１は、分離システムの解放状態に対応する弛緩状態にある第１のグループのスプリング５４を示す。この位置では、第２のリング２４は第１のリング２２から取り外し可能である。第１のグループのスプリング５４は、第１のリング２２を第３の作動リング５２に接続し、これは図３に最もよく見られる。この実施例では、第１のグループのスプリング５４は、第２のレバー５０と第１のリング２２との接続点の領域で第１のリング２２に連結され、第１のレバー４８と第３の作動リング５２との接続点の領域で第３の作動リング５２に連結される。しかしながら、第１のグループのスプリング５４を、第１のリング２２および作動リング５２の円周の周りの他の位置に配置することも可能である。

【0057】

第１のグループのスプリング５４は、第１のリング２２に対して第３の作動リング５２を回転させるためのアクチュエータとして機能する。最終的に、展開手段２６のレバー機構の第１および第２のレバー４８，５０のすべては、第１のリング２２および第３の作動リング５２による機械的制限誘導（mechanical restricted guidance）を介して互いに連結され、すなわち、レバー４８，５０の１つの動きは、リング２２，５２を介して他のすべてのレバー４８，５０に直ちに伝達される。

【0058】

第２のグループのスプリング５６は、例えば、図４に見ることができ、これは、保持状態にある展開手段２６のレバー機構の詳細な側面図を示している。第２のグループのスプリング５６は、スタータスプリングとして作動し、衛星の展開時にレバー機構の初期操作を補助する。スタータスプリング５６は、第２のレバー５０の各々の１つのアームに配置され、保持状態では、それらは関連する第１のレバー４８によって復元力に抗して圧縮される。次に、スタータスプリング５６は、関連する第１のレバー４８にスプリング力を作用させる。代替的に、スタータスプリング５６は、第１のレバー４８、または第１および第２のレバー４８，５０の両方に配置されてもよい。

【0059】

第１のレバー４８の第１の端部および第２のレバー５０の第１の端部はそれぞれ、互いに垂直である２つの軸Ｓ１およびＳ２を中心として回転可能に取り付けられている。したがって、第１のグループのスプリング５４が弛緩状態から予荷重状態に、またはその逆となり、その過程でそれらの長手方向の伸びが変化するとき（図５および６）、第１のグループのスプリング５４の長手方向軸は、第１のリング２２に対して接線方向に配向されたままである。

【0060】

図２は、輸送または保持状態にある分離システム２０を示す。図１の解放状態から図２の輸送状態への移行には、次の手順が含まれる。

【0061】

展開手段２６は、レバー機構を閉じた状態に折り畳むことによって、例えば、第２のリング２４を展開手段２６の接点２８と位置合わせし、第２のリング２４を第１のリング２２上に下向きに押すことによって、輸送状態にされる。したがって、第２のリング２４の連結ピン３８は、第１のリング２２の固定レセプタクル３４内の、連結装置の連結ブラケット３２ａ，３２ｂの間にもたらされる。

【0062】

それにより、第１のグループのスプリング５４は、長さが延長され、したがって、第１のリング２２に対する第３の作動リング５２の回転によって予荷重が印加される（図３）。第１および第２のレバー４８，５０のアームは、互いに密接に位置合わせされ、第２のグループのスプリング５６は、圧縮され、したがって、第１のレバー４８によって予荷重が印加される。適切に設計された工具を使用して、展開手段２６を保持位置に移動させ、それにより第１のグループのスプリング５４および第２のグループのスプリング５６に予荷重を掛けるように補助してもよい（図４）。この保持状態では、第１のレバー４８の第１の端部、中央のピボット４９、および第２のレバー５０の第１の端部は、互いにほぼ整列している。したがって、この保持状態では、レバー機構は少なくともほぼ平衡状態にある。

【0063】

展開手段２６をその保持位置に固定するために、固定ボルト５８が、第１のレバー４８および第２のレバー５０、ならびに第１のリング２２および第３の作動リング５２の開口部６０に挿入される。固定ボルト５８は、第１のリング２２に対する第３の作動リング５２の移動、および、第１および第２のグループのスプリング５４，５６による展開手段２６の作動を防止する。分離システム２０を軌道に輸送する前に、固定ボルト５８が取り外される。

【0064】

連結ブラケット３２ａ，３２ｂの閉配置への移動は、操作レバー４２を旋回させることによって、外側および内側作動リング３６ａ，３６ｂを互いに対して反対方向に回転させることによって行われる。この目的のために、レバー延長部（図示せず）を、第１のリング２２の反対側に位置する操作レバー４２の付属物７２に取り付けることができる。レバー延長部を操作することにより、すべての解放スプリング４６の予荷重およびすべての連結ブラケット３２ａ，３２ｂの閉鎖が同時に達成される。

【0065】

予荷重された解放スプリング４６によって操作レバー４２にスプリング力が印加されるにもかかわらず、操作レバー４２を保持位置に固定するために、分離システム２０は、操作レバー４２の１つに連結されたスタータ機構６２を備える。スタータ機構６２の動作は、図５，６から得ることができる。スタータ機構６２は、関連する操作レバー４２をその保持位置（図５）に固定する遮断ボルト６４を備える。外側および内側作動リング３６ａ，３６ｂによるすべての操作レバー４２の直接の連結により、すべての操作レバー４２、したがって解放手段４０は、保持位置に固定される。遮断ボルト６４は、ロッカーレバー６８の第１のアームに設けられた第１の磁性板７０ａと協働する第１の磁石６６ａと、ロッカーレバー６８の第２のアームに設けられた第２の磁性板７０ｂと協働する第２の磁石６６ｂと、によって定位置に保持される。ロッカーレバー６８は、ロッド６９によって遮断ボルト６４に接続され、そのロッド６９は、第１および第２の磁石６６ａ，６６ｂが第１および第２の磁性板７０ａ，７０ｂを保持するときに、操作レバー４２の動作を遮断する位置に遮断ボルト６４を保持する。第１および第２の磁石６６ａ，６６ｂは、エネルギー入力なしで保持力を生成する永久磁石であってもよい。

【0066】

分離システム２０の輸送状態から開始して、第２のリング２４の展開は、以下のように行われる。展開の開始は、図６に示すように、スタータ機構６２によって誘導される。第１の磁石６６ａの磁場が、例えば電気的に誘導された対向する場によって低減され、第１の磁石６６ａによって第１の磁性板７０ａに及ぼされる保持力が低減されまたは打ち消され、ロッカーレバー６８を、例えばスプリング７１によって回動させ、遮断ボルト６４を解放する。冗長性は、ロッカーレバー６８の第２のアームによってスタータ機構６２に組み込まれる。衛星の展開中に、分離システム２０は、ロッカーレバー６８の両方のアームを互いに独立して連続して解放するようにプログラムされ得る。ロッカーレバー６８の第１のアームが遮断ボルト６４を解放できない場合、他のアームが作動され得る。

【0067】

遮断ボルト６４によって以前に保持された操作レバー４２が解放され、複数の予荷重された解放スプリング４６が、分離システム２０の円周全体に亘って同時に弛緩する。結果として複数の操作レバー４２が同時に回転するため、外側および内側作動リング３６ａ，３６ｂが円周方向に互いに対して反対側に回転し、それにより、複数の連結ブラケット３２ａ，３２ｂを、分離システム２０の円周全体に亘って同時にそれらの開配置に移動させる。

【0068】

したがって、連結ピン３８上の連結ブラケット３２ａ，３２ｂの保持力はキャンセルされ、展開手段２６の予圧されたスプリング５４，５６は弛緩することができる。一群のスタータスプリング５６は、展開手段２６の第１のレバー４８に直ちに全スプリング力を作用させる。それにより、レバー機構は、その平衡状態から円滑に移動し、第１のグループのスプリング５４が展開手段２６を作動させて、図１に示されるように、解放位置に移行させる。この解放位置では、第２のリング２４は、第１のリング２２に接続されておらず、スプリング力によって持ち上げられ、それにより、第２のリング２４を、衛星とともに打ち出す。

【0069】

レバー４８の移動、特に放出軸Ｄに沿ったそれらの保持位置と解放位置との間の接触点２８の移動は、好ましくは第１のグループのスプリング５４のストロークよりも大きい。したがって、レバー機構の結果として、第１のグループのスプリング５４によって加えられるスプリング力は、第１のリング２２および第２のリング２４の間に直接作用するスプリングの配置と比較して、より長い移動範囲に亘って、したがってより円滑に、第２のリング２４に印加される。

【0070】

放出軸Ｄに沿った、第１のリング２２に対するその保持位置とその解放位置との間の第２のリング２４の最大移動範囲は、少なくとも４ｃｍ、好ましくは少なくとも６ｃｍ、特に最大８ｃｍである。展開手段２６のレバー機構の形状により、展開手段２６によって及ぼされる分離力は、解放時に増加する。レバー機構の少なくともほぼ平衡位置から開始して、放出軸Ｄに沿って向けられる分離力は、展開の開始時に小さく、展開プロセス中に増加し、それにより、衛星の、軌道への円滑で正常な打ち出しが保証される。

【符号の説明】

【0071】

２０…分離システム
２２…第１のリング
２４…第２のリング
２６…展開手段
２８…接触点
３０…保持装置
３２ａ…外側連結ブラケット
３２ｂ…内側連結ブラケット
３４…固定レセプタクル
３６ａ…外側作動リング
３６ｂ…内側作動リング
３８…連結ピン
４０…解放手段
４２…操作レバー
４４…操作レバーのピボット
４６…解放スプリング
４８…第１のレバー
４９…レバー機構の中央ピボット
５０…第２のレバー
５２…第３の作動リング
５４…第１のグループのスプリング
５６…スタータスプリング
５８…固定ボルト
６０…開口部
６２…スタータ機構
６４…遮断ボルト
６６ａ…第１の磁石
６６ｂ…第２の磁石
６８…ロッカーレバー
６９…ロッド
７０ａ…第１の磁性板
７０ｂ…第２の磁性板
７１…スタータ機構のスプリング
Ｄ…放出軸（dispensing axis）
Ｓ１…第１の旋回軸
Ｓ２…第２の旋回軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2024-05-01

【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】

打上げ機から放出軸（Ｄ）に沿って衛星を打ち出すための分離システム（２０）であって、
－ 前記打上げ機に取り付けるための第１のリング（２２）と、
－ 前記衛星に取り付けるための第２のリング（２４）と、
－ 前記第１のリング（２２）と前記第２のリング（２４）を保持位置に相互接続する保持手段と、
－ 複数のスプリング（５４）によって前記第１のリング（２２）を前記第２のリング（２４）から分離する展開手段（２６）であって、複数のレバー機構を備え、前記レバー機構が、それぞれ、スプリング（５４）と、第１の端部および第２の端部を有する第１のレバー（４８）と、前記第１のレバー（４８）の前記第１の端部と前記第２の端部の間に配置されたピボット（４９）で前記第１のレバー（４８）と互いに枢動可能に接続された第２のレバー（５０）と、を備えた、展開手段（２６）と、
－ 前記第１のリング（２２）と前記第２のリング（２４）の相互接続を解放する解放手段（４０）と、
を備え、
－ 前記スプリング（５４）が、前記第１のリング（２２）を前記第２のリング（２４）から分離するように動作可能な前記レバー機構の各々に取り付けられており、
－ 前記レバー機構が、前記第１のレバー（４８）の前記第２の端部に位置する接触点（２８）で前記第２のリング（２４）を前記第１のリング（２２）に対して解放可能に支持する、分離システム（２０）。

【請求項2】

前記放出軸（Ｄ）に沿った前記レバー機構のレバー（４８，５０）の移動範囲は、前記スプリング（５４）の移動範囲よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の分離システム（２０）。

【請求項3】

前記展開手段（２６）によって作用される分離力は、解放されると同時に増加することを特徴とする請求項１に記載の分離システム（２０）。