JPH067642B2 - 展開形アンテナ反射鏡 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、人工衛星に搭載される大形のアンテナにおい
て、ロケット等により軌道上へ運搬する際には小さく折
りたたんで収納され、軌道上で展開されて所望の形状を
形成するような衛星搭載用メッシュ展開形アンテナに関
するものである。

（従来の技術） 従来の衛星搭載用メッシュ展開アンテナは第８図あるい
は第９図に示すように放射状のリブ33,35にメッシュ34,
36を張って花弁状あるいは扇状に展開し、パラボラ面の
ような電波反射面を形成するものであった。従ってロケ
ットフェアリングの寸法制限から、現状では開口径10メ
ートル級が大きさの限度になるという欠点があった。そ
こで、折り畳み傘のように２段あるいは３段に折り曲げ
て、開口径のより大きなものとすることが考えられる
が、放射状リブだけでは展開後の鏡面精度を維持するた
めの剛性を持たせることは難しいという欠点があった。
また、剛性が確保できる場合でも、放射状リブ33,35間
に張られた弾力性のあるメッシュ34,36は、理想的なパ
ラボラ等の鏡面から内側にふくらんだ面を形成する性質
があるので、反射鏡の周囲ほど鏡面誤差が大きくなり、
高い鏡面精度を達成するためには、リブを多くする必要
があり、重量増を招くなどの欠点があった。

一方、放射状リブの欠点を解決すべく提案されている従
来の展開形トラス構造アンテナは、第10図、第11図に示
すように、三角錐状のフレーム構造を１つのセグメント
とし、三角錐状セグメント同志を結合させることによっ
て複数のセグメントが連続したフレーム構造を形成する
構成である。第11図(a)は収納時の状態を示す図であ
り、第11図(b)は展開しつつある状態を示す図、第11図
(c)は完全に展開した状態を示す図である。しかし、剛
性，強度の維持に棒状部材のみを用いているため、部材
自体が重量増になると共に、部材の折れ曲がる場所が多
くなり、それに伴ってヒンジ機構の数が増加するので更
に重量が増加するという欠点があった。また１セグメン
トあたりの金属メッシュの固定に用いうる部材数が３本
しかないため、鏡面の高精度化にとって不利になるとい
う欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、これらの欠点を解決するため、アンテナ全体
の剛性と強度を保つためのフレーム構造に部材を放射状
にした構造の組み合わせを用い、部材端にワイヤを張り
アンテナ鏡面は金属メッシュを用いたもので、その目的
は、従来と同等の収納時の寸法で、従来以上に大きく展
開しかつ高い鏡面精度、高剛性化及び軽量化を実現する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は六角錐状のセグメントの集合によってアンテナ
反射鏡面を形成する構造をとり、大口径反射鏡を形成し
易いこと、収納効率が高いことに加えてアンテナ全体の
高剛性化と高精度化を達成することができることを最も
主要な特徴とする。従来のアンテナ反射鏡面は放射状の
リブを花弁状あるいは扇状に展開するものであり鏡面の
大口径化、高剛性化、高精度化に不向きであるが、本発
明はそれらを解決している点が異なる。

（作用） 衛星の打上げ時にはアンテナを小さく折りたたみ、ベル
ト等で拘束しておく。打合げ後、軌道上でベルトの拘束
を火薬品を用いて解放し、各ヒンジ部にとりつけられた
バネ等の展開駆動手段により展開し、ヒンジ部のラッチ
機構により展開完了の位置で固定して鏡面形状を形成す
る。

（実施例） 第１図は、本発明の実施例であって、大形展開アンテナ
を通信衛星に搭載した１つの例である。第１図(a)は通
信衛星を静止軌道上へ乗せるためのロケット打ち上げ時
におけるロケット内への収納状態から、太陽電池パドル
５がわずかに展開した状態である。37は打上げ前のアン
テナを収納状態に保持するための拘束具、38は軌道上で
拘束具37を解放するための保持解放装置である。第１図
(b)は第１図(a)よりもさらに展開が進み、太陽電池パド
ル５は完全に展開し、アンテナ鏡面フレーム１が展開し
つつある状態の図である。第１図(c)は、大形展開アン
テナを完全に展開した状態の斜視図である。１は放射状
構造の部材が構成しているアンテナ鏡面フレームであ
り、２はアンテナ鏡面フレーム１上に張られた金属メッ
シュ、３は支柱を折りたたむことができるアンテナ副反
射鏡、４は衛星本体、５は折りたたみ可能な太陽電池パ
ドルである。このような展開構造になっているので、そ
の効果として、大形展開アンテナをロケットフェアリン
グ内の限定された空間に小さく収納することができる。

第２図は、放射状構造の部材が構成しているアンテナ鏡
面フレーム１の基本構造を示す斜視図で、第２図(a)は
完全に展開した状態であり、第２図(b)は折りたたまれ
る様子を示す図である。６は放射状構造Ａを形成する６
本の部材であり、７はそれぞれ１ケ所に集中結合するヒ
ンジ部である。ヒンジ部８で１ケ所に集中結合され、放
射状構造Ｂを形成している６本の部材９は、ヒンジ部10
を介して部材６の先端部と結合しており、部材６の外側
への拡がりを抑えている。さらに、ヒンジ部10相互をワ
イヤ11で結合することによつて6,7,8,9,10が構成する六
角錐のねじれを防いでいる。ワイヤ11は、アンテナが展
開状態のときはヒンジ部間の距離が予め定める値を越え
ないように各々ヒンジを拘束し、アンテナが収納状態の
ときにはヒンジ部間の距離が短縮可能なもので、ワイヤ
の他可とう性の帯、板、棒などの拘束具の使用が可能で
ある。ヒンジ部12で１ケ所に集中結合されている３本の
部材13は、ヒンジ部７に結合されており、ヒンジ部７同
志の距離を拘束する構造Ｃを形成している。

以上のような構造を多数くり返すことによって、その効
果としてアンテナ鏡面を形成しているフレーム構造を効
率よく収納することができると同時に、フレーム構造に
より、鏡面としての剛性、精度を保つことができる。第
２図(c)は収納された状態を示す図である。各部材はそ
のヒンジ部で折りたたまれ、例えばワイヤ、クランプ等
の拘束具37で収納状態を保持される。拘束具37は軌道上
で例えばワイヤ、カッタ、セパレーションナット等の保
持解放装置により拘束を解放される。

第３図は、ヒンジ部12の構造の一例を示す斜視図で、第
３図(a)は収納時の状態である。３本の部材13は接続部1
4を介してヒンジ台15に取り付けられ、回転軸16のまわ
りに回転が可能である。第３図(b)は、展開時の状態で
あり、部材13は回転軸16に取り付けられたばね17の力に
よって開くことができ、最終位置でラッチ固定される。

第４図はヒンジ部８の構造の一例を示す斜視図で、第４
図(a)は収納時の状態、第４図(b)はばね21によって展開
した後の状態である。その構造は、部材13の本数が３本
から６本に増えていることを除けば、第３図に示したヒ
ンジ部12と同様である。即ち、６本の部材９は接続部18
を介して、ヒンジ台19に取り付けられ、回転軸20のまわ
りにばね21で展開し、最終位置で固定される。

第５図はヒンジ部７の構造の１例を斜視図で示したもの
である。部材６及び13のヒンジ台22への接続の方法及び
ばね23,24を用いた展開機構については前記のヒンジ部1
2、ヒンジ部８と同様であるが、ヒンジ台22を二段構造
にして部材６と13がぶつかり合わないようにしており、
かつ部材６及び13が形成する六角錐の頂点が同一軸線上
に位置するようにし、部材の収納効率を高めている。ま
た、ヒンジ台22の底面は六角形になっており、収納時に
ヒンジ台22同志がお互いにすき間なく寄り合うようにし
ている。

第６図は、ヒンジ部10の構造の一例を斜視図で示したも
のである。部材６及び９のヒンジ台25への接続方法およ
びばね26,27を用いた展開構造については、前記のヒン
ジ部12,8,7と同様であるが、部材６と９の取り付け部を
同一放射線上に配置し、部材がぶつかり合わないように
し、かつ部材が形成する六角錐の頂点が同一軸線上に位
置するようにし、部材の収納効率を高めている。また、
ヒンジ台25には回転可能なワイヤ取り付け具28を介して
張力ワイヤ11が取り付けてあり、収納時には回転機構に
よって内側へ入り、展開時には外側へ回転して、ワイヤ
11により鏡面フレーム１におけるヒンジ部10の位置を拘
束する。またヒンジ台25の底面をヒンジ台22と同様に六
角形にすることにより、収納時にヒンジ台25がお互いに
すき間なく寄り合うようにしてる。

第７図はヒンジ台への部材の取り付け部の展開機構およ
びラッチ機構の一例を示したものである。部材接続部29
は回転軸31を介してヒンジ台30に取り付けられており、
接続部29と回転軸31は一体でヒンジ台30に対して回転自
在である。回転軸31の片側あるいは両側には一端をヒン
ジ台30に固定され、一端を回転軸31に固定されたばね32
があり、接続部29に展開方向への回転トルクを与えてい
る。軌道上で固定を解放された各部材はこの展開機構に
より自動的に展開し、ラッチ機構でラッチ固定される。
ラッチ機構を構成する部材接続部29には切り欠き部があ
り、部材が展開完了の位置まで回転したところでヒンジ
台30に取り付けられたつめ33はつめ回転軸34の一端に固
定されたばね35のトルクで切り欠き部に嵌入して部材の
回転を固定する。引張力及び圧縮力を受ける折り曲げ展
開できる部材39を用いて前記ヒンジ部７同志を結び、そ
の距離を拘束することによつて剛性、強度を高めてい
る。

第12図は本発明の別の実施例を示した図であり、第12図
(a)は完全に展開した状態であり、第12図(b)は折りたた
まれる様子を示した図である。前記ヒンジ部７同志を結
ぶたとえばワイヤのような拘束部材36を設け、展開後の
ヒンジ部７同志の距離を拘束して剛性、強度を高めてい
る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明により衛星搭載用大形メッ
シュ展開アンテナを軽量に実現すると共に軌道上への運
搬のために小さく収納することができ、かつ展開後のフ
レームの剛性、精度を保つことができるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による大形展開アンテナを通信衛星に搭
載した例を示す概念図、第２図は放射状構造の部材が構
成しているアンテナ鏡面フレームの基本構造の一例を示
す図、第３図はヒンジ部12の構造の一例を示す図、第４
図はヒンジ部８の構造の一例を示す図、第５図はヒンジ
部７の構造の一例を示す図、第６図はヒンジ部10の構造
の一例を示す図、第７図はヒンジ部への部材の取り付け
部の展開機構及びラッチ機構の一例を示す図、第８図は
従来の衛星搭載用メッシュアンテナの一例を示す図、第
９図は従来の衛星搭載用メッシュアンテナの一例を示す
図、第10は従来のトラス展開アンテナを通信衛星に搭載
した例を示す概念図、第11図は従来のトラス展開アンテ
ナ鏡面フレームの基本構造の一例を示す図、第12図は他
の実施例で述べたアンテナ鏡面フレームの基本構造の一
例を示す図である。 １……アンテナ鏡面フレーム、２……アンテナ鏡面金属
メッシュ、３……アンテナ副反射鏡、４……衛星本体、
５……太陽電池パドル、6,9,13……フレーム部材、7,8,
10,12……ヒンジ部、11……ワイヤ、14,18,29……接続
部、15,19、22,25,30……ヒンジ台、16,20,31……回転
軸、17,21,23,24,26,27,32,35……ばね、28……ワイヤ
取付け具、33……つめ、34……つめ回転軸、36……拘束
部材、37……拘束具、38……保持解放装置、39……拘束
部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ほぼ等しい長さの６本の第１の細長部材
   (6)と、それらを１ケ所に集中結合する第１のヒンジ部
   (7)とを有する放射状構造Ａと、第１の細長部材(6)と異
   なる長さの６本の第２の細長部材(9)とそれらを集中結
   合する第２のヒンジ部(8)とを有する放射状構造Ｂと、
   第１と第２の細長部材(6,9)の先端部同志を結合する６
   個の第３のヒンジ部(10)とそれら６個のヒンジ部間の距
   離が所定の値を越えないように拘束する６本の拘束具(1
   1)を有する六角錐のフレーム構造を１つのセグメントと
   し、該六角錐状セグメント同志の第３のヒンジ部(10)を
   共有し、ほぼ等しい長さの３本の第３の細長部材(13)と
   それらを１ケ所に集中結合する第４のヒンジ部(12)とを
   有する構造Ｃの部材先端を前記六角錐状セグメントの頂
   点である放射状構造Ａの第１のヒンジ部(7)に結合させ
   ることにより、複数のセグメントが連続したフレーム構
   造を形成する構成とし、前記各部材を展開駆動する手段
   と展開後に各部材の位置をラッチ固定するラッチ機構を
   前記の各ヒンジ部に具備し、放射状構造Ｂが形成する面
   に張った金属メッシュによりアンテナ鏡面を形成するこ
   とを特徴とする展開形アンテナ反射鏡。