JPH02143701A - 展開トラス反射鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は高い格納性を有し、軽量な展開トラス反射鏡
に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、スペースシャトル、アリアンロケット等の性能及
び信頼性を向上し、宇宙利用に経済的なメリットが生ま
れて米た。特に大型の展開アンテナは船舶、車両等の移
動体の通信用になくてはならす、これを＃４成する展開
トラス鏡面方式が盛んに開発されてきた。これは展開ト
ラス方式が最も経済的にしつかりした鏡面構造を構成で
きると考えられているからである。

第６図は上記展開トラス鏡面に対し、ｔｓｓｓ年札幌で
行なわれた宇宙開発技術の国際学会。

１９　ｔｈ　　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　５ｐａｃ
ｅ　Ｔθｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄ　Ｓｃ１θｎｃｅにて
示された従来の展開トラス反射鏡を示す図で１図中（１
）はアンテナの鏡面となる導電性ネツ）、＋２１は導電
性ネットを骨組構造に取付けるネット取付金具、（３）
は単位構造である四面体の斜辺を構成する斜部材、（４
）は上記四面体の頂点に配置され、３本の上記斜部材【
３）をピン結合する結合子、（５）は上記四面体の底辺
を構成する様に結合子（４１相互間に取付けられ、展開
時張架されるワイヤ、（６）は先端に結合子（４１を取
付けた心棒で。

隣接する心棒は互いの軸の方向を逆にして配置されてい
る。（７）は心棒（６）上をスライドする主スライドヒ
ンジ、（８）は一端が上記主スライドヒンジ（７）に放
射状にピン結合され、上記心棒（６）の軸方向に対し１
又になる方向に展開可能なリブで、上記心棒（６）上の
結合子（４ａ）とは逆向きとなり、隣接する逆向きの心
棒Ｕ上に取付けられた結合子（４ｂ）にピン結合される
。又、上記展開トラス構造の自由端となるリプは、結合
子（４Ｃ）に結合されている。

第７図は第６図の破線で囲まれたＡ部の拡大図で（９）
は結合子（４）上にねじ込み等により取付けられたボル
ト、ａａは導ｉ！性ネツ）ｌＩｌ（ｉ−ボルト側に押し
付は固定するワッシャ、　　＋ＩｌｌはワッシャαＯの
位置を調整し固定するナツトを示す。α邊は結合子の端
末のウェブで、斜部材（３１或はワイヤ（５）をピン結
合する。

第８図は第６図の破線で囲まれたＢ部の拡大図で、αＪ
は結合子（４）と主スライドヒツジ（７）間の心棒（６
）上をスライドする同期スライドヒンジ、ａ４）は上記
同期スライドヒンジα３に一端をピン結合し、他端をリ
プ（８）上にピン結合した同期梁、　＋１！９は展開ト
ラス鏡面を展開させる駆動力を与えるコイルバネ。

（１Ｂは展開時に主スライドヒンジ（７）の下死点を決
めるストッパー　θは心棒（６）とリブ（８）のなす角
度金示しており、展開時９０°付近になる様に設定され
ている。

上記構造は基本形状である四面体の内部にリブ相当のも
のが４本ある事からテトラリプ構造とも呼ばれている。

第９図は上記テトラリブ構造の展開途中を示す図である
。

次に動作について説明する。はじめ格納形状に図示して
いない保持ケーブルで拘束された上記構造物は、地上か
らのコマンドで爆管等による保持ケーブルの切断によシ
可動できる状態とな〕、上記コイルはね（６）のバネ力
によシ展開をはじめる。

展開の始動時、心棒（６）上の結合子２例えば（４ａ）
と上記心棒（６）上の主スライドヒンジ（７１と上記主
スライドヒンジ（７）に一端をピン結合されたリプ（８
）の他端に結合された別の結合子１例えば、　（４ｔ）
）を３つの頂点とする三角形はつぶれており、第８図に
示すリブ（８）と心棒（６）の角度θは零になっている
。

展開はコイルはね錦のはね力によシ主スライドヒンジ（
７）と同期スライドヒンジα３間を押し広げる事によっ
てなされる。上記主スライドヒンジ（７）と同期スライ
ドヒンジα３間の距離が増大すると、心棒ａｖ上の結合
子（４ａ）と上記主スライドヒンジ（７）間の距離が増
大するか、上記結合子（４ａ）と上記別の結合子（４ｂ
）との距離が斜部材（３）にて一定長に保たれ、更に上
記別の結合子（４ｂ）と上記主スライドヒンジ（７）間
の距離もリプ（８）の長さで保持されているため、上記
３つの頂点よシなる三角形は広がり、上記リプ（８）と
心棒（６）のなす角度θは増大する。上記リプ（８）と
心棒（６）のなす角度θが増大すると、上記別の結合子
（４ｂ）と、上記主スライドヒンジ（７）に一端をピン
結合された別のリプ（８）の他端に設けられた更に別の
結合子１例えば（４Ｃ）間の距離も増大する。上記主ス
ライドヒンジ（７）がストッパーｆｉＧの近くに来ると
、上面側結合子（４ａ）相互間、下面側結合子（４ｂ）
、（４り相互間、並びに上面側自由端にある結合子（４
リ　と下面側自由端にある結合子（４Ｃ）相互間のワイ
ヤー（５）は張架される。上記ワイヤー（５１は主スラ
イドヒンジ（７）がストッパーａｅに当るまで張架され
続ける。張架されたワイヤー（５）は結合子（４）をリ
プ（８）側に押し付けるため、ピン結合部のガタがなく
なり、展開トラス鏡面は剛性の高い構造となるというも
のである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の反射鏡では開口径が１０ｍ〜１０
０ｍになる移動体通信用の大型アンテナに適用した場合
、ヒンジの数が膨大なものになシ。

全体としての展開信頼性を失うといった問題がある。例
えは打上げロケットの収納域の制限より従来反射鏡の四
面体−辺長は約３ｍ以内とならざるを得ないが、この時
結合子、主スライドヒンジ及び同期スライドヒンジの数
はほぼ同じで開口径１０ｆｆｌで約ｇｏ個、開ロ径ｔｏ
ｏｍでは約８９００個にも及ぶ。従って全体の展開の信
頼性が０．９９程度要求される場合には、結合子、主ス
ライドヒンジ及び同期スライドヒンジ個々に要求される
展開信頼性は開口径１００ｍでは０．９９９９９９６以
上（＝ｌ−（１−０，９９）／（３Ｘ８９００））にも
なシ、その確認が大変となる。

この発明は上記の課題を解決するために成されたもので
、従来の反射鏡に較ベヒンジ点数を大幅に削減した展開
トラス反射鏡を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の第１の発明による展開トラス反射鏡は、単位
構造としては従来と同じ四面体構造を用いるが、上記四
面体構造を二次元的に密に結合する代わシに上記四面体
構造２つを心棒の向きを逆にし、一本の斜部材を共有さ
せて結合した構造をユニットとし、上記共有された斜部
材に直交する方向に上記ユニツ）ｆ直線状に複数個結合
したものをメンバーとし、上記メンバー複数を軸方向の
交角が１２０°となる様に、メンバー自由端の１本の斜
部材を共有させ、残る斜部材間を１本の斜部材と２本の
ワイヤで結合してなる六角形状の骨組構造を用い、上記
骨組構造の表裏面の六角形の周上にあり、単位構造結合
時に共有される斜部材上の結合子に具備されたネット取
付金具と、上記骨組構造の片面にあシ上記ネット取付金
具に取付けられる可撓性のある導電性ネットと、上記骨
組構造のもう一方の片面にあるネット取付金具に取付け
られる可撓性のケーブルネットと、一端が上記導電性ネ
ットに、他端がケーブルネットに取付くタイワイヤを取
付けたものである。

この発明の第２の発明による展開トラス反射鏡は、上記
第１の発明の展開トラス反射鏡にて、導電性ネットが取
付く面にあ夛、上記骨組構造の結合子相互間に張架され
るワイヤ及びリブ材の長さを、ケーブルネットが取付く
面上の対応するワイヤ及びリプ材の長さよりも短くして
なるパラボラ面状の展開トラス反射鏡をモジュールとし
、上記モジュールの六角形の周を構成する骨組部材を共
有するように複数個のモジュールを結合したものである
。

〔作用〕

この発明の第１の実施例においては、単位構造である四
面体構造が反射鏡の周辺部にしかないためヒンジの数が
極めて少なくなシ、展開の信頼性が増す。

また、鏡面精度も裏面にケーブルネットを取付け、ケー
ブルネットと導電性ネット間をタイワイヤで結合してい
るため、従来と同程度の精度がより軽量な構造で達成で
きる。

この発明の第２の実施例においては、第１の実施例が、
その単位構造である四面体の辺長の制限から焦点距離Ｆ
と開口径りに関しＦ／Ｄ＞Ｄ／２４ｍとなり２通常のＦ
　／　Ｄ　＝　６．５クラスの反射鏡では開口径が１２
ｍ以下でしか使用量きないのに対し、任意の大きさの開
口径反射鏡が少ないヒンジ数で可能である。

さらに本発明は反射面の各々がモジュール毎に独立であ
るため一部の損傷が全体の性能の損失にならず、性能、
保障の信頼性が高い。

〔実施例〕

第１図はこの発明の第１の実施例を示す展開形状での展
開トラス反射鏡を示す図で、（１）〜ａｅは従来の展開
トラス反射鏡で説明したものと同一のものである。αｎ
は図中ハツチングで示した部分を示し、単位構造である
四面体を斜部材（３１及び結合子（４）を共有させ、か
つ隣り合う心棒の向きが逆になる様に直線状に複数個結
合したメンバー、錦は反射鏡の裏面にて、ネット取付金
具（２）によシ結合子（４）に取付けられるケーブルネ
ツ）、ａ９は導電性ネットｆｉｌとケーブルネットｕｆ
ｔ結合するタイワイヤ。

ｒ２ＩＪは導電性ネツ）　（１）及びケーブルネットの
周上に貼付された端末補強板を示す。

なお第１図中、　　（５ａ）、（５ａ）は従来例にて説
明した斜部材、ワイヤと同一であるが１本発明において
はメンバーαで同志をその軸のなす角が１２０°となる
様に結合する時に必要な追加部材で、メンバーａｎ結合
時に共有されない結合子（４）相互間に取９付けられて
いる。

第２因は第１図の破線で囲まれた０部の拡大図で、導電
性ネット（１）及びケーブルネットｔｉａのネット取付
金具で２）ヲ介しての結合子（４１への結合状態を示す
と共に、骨組構造の展開形状を示す。

第３図は第１図の断面を示した図で１図中Ｘは反射鏡の
中心を原点にとシ周方向に囲う座標を示す。タイワイヤ
ａ９の長さｌをＸの二次関数に設定する事でオフセット
型（１＝　ａｘ２　＋　ｂｘ　十〇　）或はセンターパ
ラボラ型（／＝ａｘ２＋ｃ）等の任意の反射面の構築が
可能となる。

以上の様に構成された展開トラス反射鏡の展開動作につ
いて以下に説明する。この発明の展開トラス反射鏡は格
納時心棒（６）上の結合子２例えば（４ａ）と上記心棒
（６）上の主スライドヒンジ（７）と上記主スライドヒ
ンジ（７）に一端をピン結合されたリプ（８）の他端に
結合された別の結合子１例えば（４ｂ）を３つの頂点と
する三角形はつぶれておシ、第２図に示すリプ（８）と
心棒（６）の角度θは零になっている。展開はコイルは
ねαｅのはね力によシ主スライドヒンジ（７１と同期ス
ライドヒンジ０３間を押し広げる事によってなされる。

上記主スライドヒンジ（７）と同期スライドヒンジｔ１
３間の距離が増大すると。

心棒ａＤ上の結合子（４ａ）と上記主スライドヒンジ（
７）間の距離が増大するが、上記結合子（４ａ）と上記
側の結合子（４ｂ）との距離が斜部材（３）にて一定長
に保たれ、更に上記側の結合子（４ｂ）と上記主スライ
ドヒンジ（７）間の距離もリプ（８）の長さで保持され
ているため、上記３つの頂点よシなる三角形は広がり、
上記リブ（８）と心棒（６）のなす角度θは増大する。

上記リブ（８）と心棒（６）のなす角度θが増大すると
、上記側の結合子（４ｂ）と、上記主スライドヒンジ（
７）に一端をピン結合された別のリブ（８）の他端に設
けられた更に別の結合子２例えば（４Ｃ）間の距離も増
大する。上記主スライドヒンジ（７）がストッパーａｅ
の近くに米ると、上面側結合子（４ａ）相互間、下面側
結合子（４ｂ）、（４Ｃ）相互間、並びに上面側自由端
にある結合子（４Ｃ）と下面側自由端にある結合子（４
Ｃ〕　相互間のワイヤー（５）は張架される。一方、展
開の伸展につれ六角形状の骨組構造の内部空間は広がジ
、上記内部空間をおおっている導電性メツシュｆｌ）及
びケーブルネットα騰も広がる。展開最終段階では導電
性メツシュ（１）及びケーブルネツ）ｆｉｌは動径方向
に引張られ平面形状になろうとするが、タイワイヤαＳ
が上記両ネットｆｉｌ側の間隔を決めているため１両ネ
ツ１）．αゆとも所定のパラボラ形状となる。展開は上
記主スライドヒンジ（７）がストッパーαＧに当り、コ
イルはねｔｉ９のばね力とストッパーαｅからの面圧が
釣合う所で静止し、最終的な反射鏡ができる。

第４図はこの発明の第２の発明の一実施例を示す展開形
状での展開トラス反射鏡を示す図で、前述の第１の発明
の一実施例による六角形状の展開トラス反射鈍ヲ基本モ
ジュールとし、上記基本モジュールを周をなすメンバー
＋Ｉ？＋を共有する様に。

かつ基本モジュールがパラボラ面を構成する様に結合し
たものである。図中（１）〜ＣＩＳはすべて第１の発明
で述べたものと同一である。以下にその構成の詳細を述
べる。

第５図は第４図で示される第２の発明の展開トラス反射
鏡の断面図であり１図中（５１））　、（８ｂ）は導電
性ネット（１）側のワイヤ及びリブを、（５Ｃ）、（８
Ｑはケーブルネット０側のワイヤ及びリブを示し。

導電性ネット（１）のワイヤ（５ｂ）及びリブ（８ｂ）
はケープルネツ）ｉｌｌ側のワイヤ（５Ｃ）及びリブ（
８りに較べである一定の割合で短くなっている。上記割
合は導電性ネツ）　（１）の展開後の焦点距離をＦ、導
電性ネット側の部材（例えばワイヤ（５”））とケーブ
ルネット側の部材（例えはワイヤ（５Ｃ））との距離ｅ
ｈとするときｈ　７２　Ｆで与えられる。即ち。

ｈだけ離れた部材の長さの差の元の長さに対する割合が
ｈ／２Ｆとなる。上記の比率で作られたメンバーａｎは
３本を一組とし、第１のメンバーαηの結合部となる自
由端上の斜部材（３）２本のうち１本を第２のメンバー
Ｑηの自由端上の斜部材（３）と、残シの１本を第３の
メンバーαｎの自由端上の斜部材（３）と共有する様に
し、更に第２のメンバー＋１７１の自由端上の残シの斜
部材（３）と第３のメンバーαｎの自由端上の残夛の斜
部材（３）が共有する様に結合する事により、第二の発
明の展開トラス反射鏡のパラボラ状の骨組が作られる。

上記のパラボラ状の骨組の凹面側に導電性のメツシュ（
１）を、凸面側にケーブルネットａｓを、六角形状をな
す基本モジュール単位毎に、第１の発明と同様の方法に
て張架する事により、大口径の反射鏡ができあがる。

上記の様に構成された展開トラス反射鏡の展開動作はそ
の構成モジュールが第１の発明の展開トラス反射鏡と同
一のため全く同一となる。

〔発明の効果〕

以上の様にこの発明の第１の発明は２反射鏡を構成する
骨組が反射鏡周辺にしか存在しないため。

展開用のヒンジの数が極めて少なく展開の信頼性が増し
、かつ重量も軽くなるという効果がある。

またこの発明の第２の発明は、第１の発明を単位モジュ
ールとして、これを複数個二次元的に結合しているため
、第１の発明ではなし得なかった１０ｍ以上の開口径を
有する巨大な反射鏡を少いヒンジ点数で構成できる。従
って上記第２の発明は高い展開信頼性を有す軽量な大口
径反射鏡を構成できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す展開後の展開トラス
反射鏡の概念図、第２図はこの発明の一実施例における
部材結合部を示す図、第３図はこの発明の一実施例にお
ける断面形状を示す因、第４図はこの発明の他の実施例
を示す展開後の展開トラス反射鏡の概念−，第５肉はこ
の発明の他の実施例における断面形状を示す図、第６図
は従来例での展開後形状の因、第７図は従来例での導電
性ネット取付部を示す図、第８図は従来例での部材結合
部を示す因、第９図は従来例での展開途中の図を示す。 図において〔１）は導電性ネッ）、（２１はネット取付
金具、（３１は斜部材、（４）は結合子、（５）はワイ
ヤ、（６）は心棒、（７）は主スライドヒンジ、（８１
はリブ、（９）はボルト、　（１（ｌはワッシャ、　ａ
ｎはナツト、α２はウェブ。 ０３は同期スライドヒンジ、ａｎは同期リブ、α９はコ
イルはね、　（１８はストッパー、　（１７１はメンバ
ー、錦はケーブルネツ）、＋１９はタイワイヤ、＠は端
末補強板である。 なお因中、同−符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端にピンジヨイントを有する結合子が結合され
   、かつ他端にストッパーを有する心棒、上記心棒上をス
   ライドする主スライドヒンジ、一端が上記主スライドヒ
   ンジに対し放射状にピン結合され、上記心棒の軸方向に
   対し直交になる方向に展開可能で、かつ他端が上記結合
   子とは逆向きとなる別の結合子にピン結合される３本の
   リブ、上記心棒上の結合子に一端をピン結合され、他端
   が上記心棒と上記リブが作る平面内に存在する上記別の
   結合子にピン結合される３本の斜部材、上記斜部材と上
   記リブをピン結合する３ケの上記別の結合子相互間に取
   りつけられ、展開時張架される３本のワイヤ、上記心棒
   の一端と上記主スライドヒンジ間をスライドする同期ス
   ライドヒンジ、一端が上記同期スライドヒンジに対し放
   射状にピン結合され、他端が上記３本のリブ中央部にそ
   れぞれピン結合された３本の同期梁、上記主スライドヒ
   ンジと同期スライドヒンジ間に設けられたコイルばねと
   で構成される四面体構造を単位構造とし上記単位構造２
   つを心棒の向きを逆にし、一本の斜部材を共有させて結
   合した構造をユニットとし、上記共有された斜部材に直
   交する方向に上記ユニットを直線状に複数個結合したも
   のをメンバーとし、上記メンバー複数を、軸方向の交角
   が１２０°をなす様にメンバー自由端の１本の斜部材を
   共有させ、残る斜部材間を１本の斜部材と２本のワイヤ
   で結合してなる六角形状の骨組構造、上記骨組構造の表
   裏面をなす六角形の周上にあり、単位構造結合時共有さ
   れる斜部材上の結合子に具備されたネット取付金具、上
   記骨組構造の片面にあり上記ネット取付金具に取付けら
   れる可撓性のある導電性ネット、上記骨組構造のもう一
   方の片面にあるネット取付金具に取付けられる可撓性の
   ケーブルネット、一端を上記導電性ネットに取付けられ
   、他端をケーブルネットに取付けられたタイワイヤーよ
   りなる事を特徴とする展開トラス反射鏡。
2. （２）上記展開トラス反射鏡にて、導電性ネットが取付
   く面にあり、上記骨組構造の結合子相互間に張架される
   ワイヤ及びリブ材の長さを、ケーブルネットが取付く面
   上の対応するワイヤ及びリブ材の長さよりも短くしてな
   るパラボラ面状の展開トラス反射鏡をモジュールとし、
   上記モジュールの六角形の周を構成する骨組部材を共有
   するように複数個のモジュールを結合してなる事を特徴
   とする展開トラス反射鏡。