JPH0722835A - アンテナ反射鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 宇宙用アンテナ反射鏡面において、軌道状で
の温度変化に対して、反射鏡面の面内に温度がついても
反射鏡面形状が有害な変形を起こすことを防ぐ。 【構成】 反射鏡面を構成するシェルを、複数に分割
し、それをリブにて、結合かつ剛性補強することで、一
つのアンテナ反射鏡面として構成する。 【効果】 面内に温度分布が発生しても、それはその分
割されたシェルの中にのみとどめることで、アンテナ反
射鏡全体としての変形を小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、人工衛星などの宇宙
機器に搭載される開口面型アンテナの反射鏡に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】宇宙用のアンテナ反射鏡は軽量、高剛性
であるとともに運用軌道上における温度変化に対して所
要の反射鏡面形状を維持する性能が要求される。図１０
は従来のアンテナ反射鏡の一例を示すものであり、図に
おいて、１は反射鏡面を構成するハニカムサンドイッチ
シェル（以下シェルという）、２は背面からこれを支持
し、高剛性化するためのハニカムサンドイッチ板のリブ
状支持構造体（以下リブという）、３は上記シェルとリ
ブを接着結合する結合部材である。アンテナ反射鏡は、
軌道上においては、約−１８０度から約＋１００度まで
の広範な温度範囲の条件にさらされる。特に、衛星に搭
載されている他の機器の影がアンテナ反射鏡面に落ちた
場合、シェル面内において温度差が生じ、シェル各部で
の伸び量が異なるため変形が大きくなる。これに対し、
従来のアンテナ反射鏡面においては、以下のように方策
がとられている。すなわち、シェル及びリブを同一構成
のハニカムサンドイッチ板とすることでアンテナ反射鏡
面全体の熱膨張係数を揃える。また、その表皮材に炭素
繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰという）あるい
はアラミド繊維強化プラスチック（以下ＫＦＲＰ）等の
低熱膨張材料を用い、さらにハニカムコア材に超薄膜ア
ルミニウムあるいはＫＦＲＰや、ノーメックスを使用す
るなどしてハニカムサンドイッチ板で構成されたシェル
及びリブの熱膨張係数の絶対値を可能な限り小さくする
ことで、軌道上の温度環境に対して、アンテナ反射鏡の
変形を押さえる方策である。しかし実際の反射鏡におい
ては、熱膨張係数を理想的には零を目標としても現実的
には０．５から１ｐｐｍが限界であること。さらに熱制
御のために、シェルの反射鏡面側に白色塗料などを塗布
するために、サンドイッチ単体よりも熱膨張係数は大き
くなることから、反射鏡面内に温度差がついたとき影に
なった部分は温度が低く、他の部分に比べて伸びが小さ
いために、シェル形状をいびつに変形させる原因とな
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のアンテナ反射鏡
面は、上記のように反射鏡面内に温度差がついた場合、
反射鏡面の一部の変形が反射鏡面のシェルの全体の変形
の原因となり、Ｋａ帯などの高い周波数帯を利用するア
ンテナや、成形ビームを利用するアンテナではこのよう
な反射鏡のシェルの変形により性能が低下することにな
る。この解決策のために、開口面カバーをつけて反射鏡
面直接影が落ちるのを防ぐなどの方策もとられているが
これは必然的に電気性能の劣化を招き更に重量増加もま
ねく。

【０００４】この発明は、上記のような、課題を解消す
るためになされたものであり、反射鏡面シェルの面内に
温度差が発生してもアンテナ反射鏡面の形状精度劣化を
もたらさないアンテナ反射鏡面を得ることを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係るアンテナ
反射鏡面は、シェルを複数に分割し、全体として一つの
反射鏡面になるようにリブにて結合補強し、シェルの間
に生ずる隙間について、使用する電波の周波数において
性能に問題ないようにその幅を調整製造したものであ
る。

【０００６】

【作用】例えば、分割した複数のシェルの隣合う端面に
おいて、シェルの端面をくさび型の形状とし、隣合うシ
ェルと重ね合わせておく。この場合、反射鏡面を構成し
ているシェルの面内に影が落ちて温度差が発生すると、
影の落ちている部分が、他の日のあたっている部分に比
べて相対的に伸び量が小さい、あるいは縮むことにな
る。その影によって引き起こされる変形は、そのシェル
のみに影響し、他の隣あっているシェルには影響がな
い。このためアンテナ反射鏡全体としての変形は小さく
なる。また、くさび型に端面が成形されているため、反
射鏡面を構成するシェルの間隔が相対的に開いたとして
も、反射鏡面構成する面としてはくさび面が存在し反射
鏡面からのずれは小さい。また間隔が縮んで接触したと
しても、くさび面により面外に力が逃げるために、破壊
などを起こすことがない。

【０００７】例えば、分割した複数のシェルの隣合う端
面において、アンテナ反射鏡面を構成する表面を延長
し、隣合うシェルと重ね合わせる。この際に、重ねられ
る側は表面の一部をその表面の厚み分へこませておく。
この場合アンテナ反射面には段違いがあるだけで、間隔
はなくなる。このためシェルの間隔は温度変化によって
接触しないように設定しておくことができる。この場
合、反射鏡面を構成しているシェルの面内に影が落ちて
温度差が発生すると、影の落ちている部分が、他の日の
あたっている部分に比べて相対的に伸び量が小さい、あ
るいは縮むことになる。その影によって引き起こされる
変形は、そのシェルのみに影響し、他の隣あっているシ
ェルには影響がない。このためアンテナ反射鏡全体とし
ての変形は小さくなる。また、アンテナ反射鏡面を構成
する表皮が延長されてとなりのシェルに重ねられている
ために、反射鏡面を構成するシェルの間隔が相対的に開
いたとしても、反射鏡面構成する面としては反射鏡面か
らのずれは小さい。

【０００８】また、例えば、シェルの隣合う端面をＴ字
状にして組み合わせた複数のシェルから１つの反射鏡面
を構成したアンテナ反射鏡面においては、シェルの隣合
う端面がＴ字状に成形され組み合わされているので、製
造時には、これを接触させて間隔の調整に用いることが
でき、シェル同志の間隔が変化して接触が大きくなった
としても、Ｔ字の細い首の部分の局所変形としてその影
響をほぼ無視できるよう小さくできる。従って、反射鏡
面を構成しているシェルの面内に温度分布が発生して
も、影の落ちている部分が他の日のあたっている部分に
比べて相対的に伸び量が小さいあるいは、縮んだとして
も、その変形はその影の落ちたシェルのみに影響し、他
の隣あっているシェルには影響がない。このためアンテ
ナ反射鏡全体としての変形は小さくなる。

【０００９】

【実施例】実施例１．図１はこの発明の第一の特許請求
項に関わるアンテナ反射鏡の一実施例を示す図である。
図において、１は１つの反射鏡面を構成するように成形
されたシェル、２は上記複数のシェルを結合かつ剛性補
強を行うリブ、３は結合部材である。図２はこのアンテ
ナ反射鏡部の断面図であり、シェル１、リブ２、結合部
材３による結合状態、及び隣合ったシェルのくさび型に
成形された端面の状態を示す図である。例えば、反射鏡
面を構成している複数のシェルのうちの１つに影が落ち
た場合、その部分の温度は他の部分に比べて低くなる。
このためこの部分は他の部分に比べ伸びが小さい、もし
くは縮むことになりシェルにいびつな変形を引き起こ
す。しかし、その変形は、そのシェルの中に限定され、
他のシェルは影響を受けない。図３は一つのシェルの変
形が、他に及ばないということを説明する図である。

【００１０】実施例２．反射鏡面を構成するシェルの単
面をくさび型に成形して、間隔を調整製造してもよい。
図４はこのアンテナ反射鏡部の断面図であり、シェル
１、リブ２、結合部材３による結合状態、及び隣合った
シェルのくさび型に成形された端面の状態を示す図であ
る。例えば、反射鏡面を構成している複数のシェルのう
ちの１つに影が落ちた場合、その部分の温度は他の部分
に比べて低くなる。このためこの部分は他の部分に比べ
伸びが小さい、もしくは縮むことになりシェルにいびつ
な変形を引き起こす。しかし、その変形は、そのシェル
の中に限定され、他のシェルは影響を受けない。また、
リブとシェルの間の熱膨張率の差によりシェルの間隔が
異なっても、開いた場合にはくさび面が反射鏡面の一部
を構成し、縮んで接触した場合には、くさび面に沿って
力が反れるため破壊にはいたらない。図５及び６は、シ
ェルのくさび面の作用を説明する図である。

【００１１】実施例３．シェルの反射鏡面を構成する表
皮を延長して隣のシェルと重ね、その隣のシェルの重な
る部分は、表面を表皮の厚み分だけへこませておいても
よい。図７はこのアンテナ反射鏡部の断面図であり、シ
ェル１、リブ２、結合部材３による結合状態、及び隣合
ったシェルの延長された表皮が重ねられた状況を示す図
である。例えば、反射鏡面を構成している複数のシェル
のうちの１つに影が落ちた場合、その部分の温度は他の
部分に比べて低くなる。このためこの部分は他の部分に
比べ伸びが小さい、もしくは縮むことになりシェルにい
びつな変形を引き起こす。しかし、その変形は、そのシ
ェルの中に限定され、他のシェルは影響を受けない。ま
た、リブとシェルの間の熱膨張率の差によりシェルの間
隔が異なっても、反射鏡面は表皮により構成されている
ので間隔には影響を受けないため性能に殆ど変化はな
い。図８は、シェルの表皮を重ねた部分のくさび面の作
用を説明する図である。

【００１２】実施例４．反射鏡面の隙間を製造時に調整
するために、反射鏡面を構成するシェルの隣合う端面の
一部にＴ字状の部分を設けるなどしてガイドとしてもよ
い。これにより隙間の調整は容易になる。この場合、シ
ェルの面内に温度分布が発生した場合、そのシェルは変
形するが、他のシェルには影響しない。またシェル間の
間隔が詰まった場合、接触部がおしつけられるが、Ｔ字
状の成形部のうち細い首の部分で局所的に変形するた
め、シェル全体の変形には殆ど影響がなく、反射鏡全体
としての変形は小さい。この作用を図９に示す。

【００１３】

【発明の効果】この発明によるアンテナ反射鏡によれ
ば、反射鏡面内に温度差が発生しても、アンテナ反射鏡
全体として有害な変形を起こすことなく、所要の鏡面形
状精度を維持することが、開口面カバーなどの大がかり
な工夫を行って重量の増加を起こすことなく達成でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す図である。

【図２】この発明の一実施例のアンテナ反射鏡の部分断
面を示す図である。

【図３】この発明の一実施例のアンテナ反射鏡の動作の
説明図である。

【図４】この発明の第２の実施例のアンテナ反射鏡の部
分断面を示す図である。

【図５】この発明の第２の実施例におけるくさび形状の
端面の動作を説明する図である。

【図６】この発明の第２の実施例におけるくさび形状の
端面の動作を説明する図である。

【図７】この発明の第３の実施例のアンテナ反射鏡の部
分断面を示す図である。

【図８】この発明の第３の実施例におけるシェル端面の
表皮の重なりの動作を説明する図である。

【図９】この発明の第４の実施例におけるアンテナ反射
鏡の動作を説明する図である。

【図１０】従来のアンテナ反射鏡を説明する図である。

【符号の説明】

１ シェル ２ リブ ３ 結合部材 ４ くさび形状シェル端部 ５ 温度差により変形したシェル ６ 反射鏡面を構成する表皮の延長 ７ 反射鏡面の表皮の厚みだけへこませたシェル端部 ８ Ｔ字状シェル端部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複合材料を表皮とするサンドイッチ構造
   を有し、その一方の面が、アンテナ反射鏡面を構成する
   ように成形されたシェルと、複合材料を表皮材とするサ
   ンドイッチ構造の板からなり、上記シェルを剛性補強す
   るリブと、複合材料積層材からなり、上記シェル及びリ
   ブを接着する結合部材からなるアンテナ反射鏡におい
   て、シェルを複数に分割し、かつ一つの反射鏡を構成す
   るように相互の位置を保つように一体のリブにて支持
   し、さらに複数のシェルの間に間隔を設けたことを特徴
   とするアンテナ反射鏡。
2. 【請求項２】 複数のシェルの端面形状をくさび形にし
   て重ねることで複数シェルの間隔を設けたことを特徴と
   する請求項１記載のアンテナ反射鏡。
3. 【請求項３】 アンテナ反射鏡を構成する表皮を延長し
   て重ねることで複数シェルの間隔を設けたことを特徴と
   する請求項１記載のアンテナ反射鏡。
4. 【請求項４】 複数シェルの端面形状を互い違いに組み
   合うような形状にすることで、複数シェルの間隔を設け
   たことを特徴とする請求項１記載のアンテナ反射鏡。