JP2001088799A - 平面展開宇宙構造物 - Google Patents

平面展開宇宙構造物

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JP2001088799A
JP2001088799A JP27068199A JP27068199A JP2001088799A JP 2001088799 A JP2001088799 A JP 2001088799A JP 27068199 A JP27068199 A JP 27068199A JP 27068199 A JP27068199 A JP 27068199A JP 2001088799 A JP2001088799 A JP 2001088799A
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panels
plane
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film
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JP27068199A
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Hiroaki Tsunoda
博明 角田
Yumi Senbokutani
由美 仙北谷
Hirochika Ishikawa
博規 石川
Yoshinori Nakasuga
好典 中須賀
Akihiro Miyasaka
明宏 宮坂
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大形化に対応することができる宇宙用展開構
造物を提供することを目的とするものである。 【解決手段】 1つの直線方向にのみ連結され、収納時
に収縮されている複数のパネルと、上記1つの直線方向
とほぼ直交する方向に互いに連結され、収納時に上記パ
ネルに収納されている複数の膜と、上記直線方向に、上
記複数のパネルを展開させるパネル展開駆動手段と、上
記1つの直線方向とほぼ直交する方向に、上記膜を伸展
させる伸展駆動手段とを有し、収納状態から上記パネル
を展開した後に、上記パネルに収納されている上記膜を
伸展し、二次元的に展開された平面を形成する平面展開
宇宙構造物である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、大形宇宙構造物、
すなわち大形アンテナ、合成開口レーダ、ソーラパド
ル、サンシールド等に用いることができる展開構造物に
関するものであり、また、月や火星等において居住また
は貯蔵等のためのスペースを建設する際にも利用可能な
ものに関する。
【0002】
【従来の技術】使い捨てロケットや宇宙往還機によって
宇宙用の構造物を輸送し、この輸送の際に、重量と体積
とに制約があるので、大形な宇宙構造物について軽量設
計を行うとともに、折り畳んで宇宙へ輸送し、宇宙で展
開して所望の寸法・形状を得ている。この展開方式につ
いて、従来種々の形式が考案されている。中でも、シス
テムコストが大きくなる有人作業やロボット作業を行わ
ず、また、展開の信頼性を低下させる多数の複雑な展開
機構を使用しない展開構造物は、大形の宇宙用展開構造
を構築する上で注目されている。
【0003】図3は、平面展開構造物の一例である従来
のフレキシブルソーラアレーSAの全体構成を示す図で
ある。
【0004】ソーラアレーSAは、複数の膜1を有し、
これら複数の膜1は、その収納時にアコーデオンカーテ
ン状に折り畳まれ、膜連結ケーブル2によって連結さ
れ、図3(1)に示すように収納されている。その伸展
時には、伸展マスト3を伸展することによって、ソーラ
アレーSAを展開する。図3(2)は、ソーラアレーS
Aの展開途中を示し、図3(3)は、ソーラアレーSA
の展開完了の様子を示す図である。
【0005】図4、図5は、展開構造物の他の例である
従来のインフレータブル型合成開口レーダARの構成を
示す図である。
【0006】インフレータブル型合成開口レーダAR
は、「M. C. Lou, V. A. Feria and J. Huang, Develop
ment of an Inflatable Space Synthetic Aperture Rad
ar, Proceedings of 39th AIAA SDM Conference, Long
Beach, AIAA-98-2103, CA, April 20-23, 1998, pp. 27
83-2788」に開示されている。
【0007】図4(1)は、インフレータブル型合成開
口レーダARの収納状態を示し、図4(2)は、インフ
レータブル型合成開口レーダARの展開状態を示す図で
ある。また、図5(1)〜(3)は、インフレータブル
型合成開口レーダARの片側について展開の様子を模式
的に示す図である。
【0008】インフレータブル型合成開口レーダARに
おいて、図5(1)に示すように、フレーム状のインフ
レータブルチューブ4の内部にアンテナ素子面5がロー
ル状に丸められ、インフレータブルチューブ4にガスを
導入し、膨張・伸展させることによって、合成開口レー
ダARが展開を始める。図5(2)に、合成開口レーダ
ARの展開の途中の様子を示し、アンテナ素子面5は、
インフレータブルチューブ4からケーブル6で引っ張ら
れている。完全に展開すると、図5(3)に示すよう
に、ケーブル6を介して、アンテナ素子面5を展張する
ことによって、その形状を安定させている。
【0009】図6は、展開構造物の他の例である従来の
二次元展開構造物100の構成を示す図である。
【0010】この二次元展開構造物100は、特開平7
−223597号公報(平成7年8月22日公開)に開
示され、3枚のパネル(たとえば7a、7b、7c)が
1組のパネル群となってヒンジ8a、8b、8cによっ
て一列に結合され、3組のパネル群(7a、7b、7c
で構成される第1組のパネル群と、7d、7e、7fで
構成される第2組のパネル群と、7g、7h、7iで構
成される第3組のパネル群と)が互いに平行に配列され
ている。上記の場合、ヒンジ8d〜8iが使用されてい
る。
【0011】つまり、第1組のパネル群の一端のパネル
7aが宇宙船2に結合され、第1組のパネル群の他端の
パネル7cが第2組のパネル群の一端のパネル8dに結
合され、第2組のパネル群の他端のパネル7fが第3組
のパネル群の一端のパネル7gに結合されている。つま
り、3組のパネル群がジグザグ状に結合されている。ま
た、収納時に、パネルが互いに重ねられる。パネル列の
隣り合う任意のパネルの展開方向が異なるので、山折り
・谷折りを繰り返し、互いの干渉を回避して収納するこ
とができる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従来のフレキシブルソ
ーラアレーSAは、一次元方向にしか展開しないので、
平面的に拡大する展開構造物に適用しようとすると、展
開後の構造物の幅は、収納時の形状の長さにほぼ等し
く、二次元方向に面積を拡大するような展開構造物に適
用できないという問題がある。
【0013】従来のインフレータブル型合成開口レーダ
ARは、インフレータブルチューブで構成したフレーム
を膨張・伸展させることに伴い、ロール状に丸めてある
シート状のアンテナ素子面を、一次元方向に展開するも
のであり、展開後の形状における矩形の一辺の長さは、
ロール状に丸めたときの長さとほぼ同じであるので、収
納時における一辺の長さを、上記ロール状の長さよりも
短くすることはできない。
【0014】つまり、従来のインフレータブル型合成開
口レーダARは、一次元方向にのみ展開するものであ
り、二次元方向に面積を拡大する展開構造物に適用する
ことはできないという問題がある。
【0015】従来の二次元展開構造物100は、大きな
平面展開構造物に適用しようとすると、多数のヒンジを
使用するので、複雑な構成となり、展開信頼性が低下す
るという問題がある。また、構成するパネルの数が多く
なると、パネル間の隙間の数や隙間の量が大きくなり、
放射素子や増幅素子等の実装上の制約が生じるととも
に、パネル間で電気的結合を取るのが困難であるという
問題がある。
【0016】本発明は、大形化に対応することができる
宇宙用展開構造物を提供することを目的とするものであ
る。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、1つの直線方
向にのみ連結され、収納時に収縮されている複数のパネ
ルと、上記1つの直線方向とほぼ直交する方向に互いに
連結され、収納時に上記パネルに収納されている複数の
膜と、上記直線方向に、上記複数のパネルを展開させる
パネル展開駆動手段と、上記1つの直線方向とほぼ直交
する方向に、上記膜を伸展させる伸展駆動手段とを有
し、収納状態から上記パネルを展開した後に、上記パネ
ルに収納されている上記膜を伸展し、二次元的に展開さ
れた平面を形成する平面展開宇宙構造物である。
【0018】
【発明の実施の形態および実施例】図1は、本発明の一
実施例である平面展開宇宙構造物101を示す図であ
る。
【0019】図1(1)は、平面展開宇宙構造物101
の収納状態を示す斜視図であり、図1(2)、(3)
は、平面展開宇宙構造物101の展開途中を示す斜視図
であり、図1(4)は、平面展開宇宙構造物101の展
開完了状態を示す斜視図である。
【0020】平面展開宇宙構造物101は、複数のパネ
ル20と、パネル20を結合するヒンジ30と、パネル
20を固定する衛星構体10と、パネル20と衛星構体
10とを連結するブーム11と、パネル20の側面に収
納され、パネル20とほぼ直角の方向に展開する膜40
と、伸展マスト50と、ケーブル60とを有する構造物
である。
【0021】パネル20は、1つの直線方向にのみ連結
され、収納時に収縮されている。膜40は、上記直線方
向とほぼ直交する方向に互いに連結され、収納時にパネ
ル20に収納されている膜である。つまり、膜40は、
その収納時に、パネル20の側面に、アコーデオンカー
テン状またはロール状に畳んで収納されている。
【0022】ヒンジ30は、上記直線方向に、複数のパ
ネル20を展開させるパネル展開駆動手段の例である。
この展開駆動手段は、パネル20を一次元方向に展開す
る手段である。つまり、上記展開駆動手段は、パネル2
0間に組み込んであるヒンジ30で展開力を発生させる
ことによって、パネル20を一次元方向に展開する手段
である。
【0023】また、伸展マスト50は、上記1つの直線
方向とほぼ直交する方向に、膜9を伸展させる伸展駆動
手段の例である。この伸展駆動手段は、上記膜を伸展す
る伸展マストまたはインフレータブルチューブである。
【0024】次に、平面展開宇宙構造物101を収納し
てある状態から展開する動作について説明する。
【0025】まず、図1(1)に示す格納状態から、図
1(2)に示すように、パネル20を、衛星構体10の
両側面にはね上げ、次に、図1(3)に示すように、ヒ
ンジ30のロックを解除することによって、複数のパネ
ル20を一次元方向に展開する。
【0026】次に、パネル20の側面に、アコーデオン
カーテン状またはロール状に畳んで収納されている膜4
0を、伸展マスト50を伸展させることによって、パネ
ル20の列とほぼ直角の方向に展開する。
【0027】図2は、平面展開宇宙構造物101におけ
る複数の膜40とケーブル60との関係を示す図であ
る。
【0028】図2(1)は、複数の膜40がパネル20
の側面に収納されている状態を示す図である。複数の膜
40によって1組の膜群が構成され、何組みかの膜群を
ほぼ同期させて展開することによって、図2(2)に示
すように、展開完了状態になる。上記のように同期させ
て展開するには、同期伸展駆動手段を使用する。この同
期伸展駆動手段は、同一方向に展開する膜をほぼ同期し
て展開させる手段である。
【0029】また、隣り合う膜40の相互間は、展開完
了時に若干の隙間を有するが、ケーブル60で電気的に
結合し、膜40上にアンテナ素子を取り付ければ、平面
展開宇宙構造物101を、平面展開宇宙アンテナとして
使うことができる。
【0030】ケーブル60は、パネル20の側面から展
開し、互いに隣接する膜40の相互を結合するケーブル
である。また、上記アンテナ素子は、膜40、パネル2
0の少なくとも一方に配置されていればよく、また、ア
ンテナ素子の他に、増幅素子等の回路素子を設けるよう
にしてもよい。
【0031】また、膜40、パネル20の少なくとも一
方に、太陽電池を装着するようにしてもよい。さらに、
膜40の一部を、太陽電池に置きかえるようにしてもよ
い。このようにすることによって、パネル20や膜40
に実装された機器が必要とする電力の一部または全部
を、上記太陽電池で発生させることができる。このため
に、衛星構体10内の電源系から引き回す電力供給ライ
ンの質量を軽減することができる。
【0032】また、この場合、パネル20の内部に、中
継器や給電部を構成する機器の一部を収めることによっ
て、アンテナとして使うパネル20と膜40とへの給電
線の長さを短くし、損失を低減することもできる。
【0033】上記実施例は、最初にパネル20を一次元
方向に展開し、次に、その展開方向と概ね直交する方向
に、パネル20に収納されている膜40を、伸展マスト
50を伸展することによって展開させるので、二次元的
に展開された平面を形成することができる。
【0034】さらに、互いに隣接する膜40の相互をケ
ーブル60で結合するので、膜40上にアンテナ素子を
配置した平面展開宇宙アンテナに、上記実施例を応用す
ることができる。
【0035】上記実施例によれば、複雑な展開構造や展
開機構を使わずに、二次元方向に展開するので、面的に
拡大する平面展開構造物を容易に構築することができ
る。また、分割するパネル20や膜40の個数を少なく
することができるので、パネル20間や膜40間の隙間
の総量を少なくすることができる。
【0036】上記実施例において、伸展マスト50の代
わりにインフレータブルチューブを使用するようにして
もよい。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、宇宙用展開構造物の大
形化に対応することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である平面展開宇宙構造物1
01を示す図である。
【図2】平面展開宇宙構造物101における複数の膜4
0とケーブル60との関係を示す図である。
【図3】平面展開構造物の一例である従来のフレキシブ
ルソーラアレーSAの全体構成を示す図である。
【図4】展開構造物の他の例である従来のインフレータ
ブル型合成開口レーダARの構成を示す図である。
【図5】展開構造物の他の例である従来のインフレータ
ブル型合成開口レーダARの構成を示す図である。
【図6】展開構造物の他の例である従来の二次元展開構
造物100の構成を示す図である。
【符号の説明】
101…平面展開宇宙構造物、 10…衛星構体、 20…パネル、 30…パネルを結合するヒンジ、 40…膜、 50…伸展マスト、 60…ケーブル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 博規 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 中須賀 好典 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 宮坂 明宏 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 5J046 AA08 AA19 AB03 DA02 DA03 DA08 KA03 KA04

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1つの直線方向にのみ連結され、収納時
    に収縮されている複数のパネルと;上記直線方向とほぼ
    直交する方向に互いに連結され、収納時に上記パネルに
    収納されている複数の膜と;上記1つの直線方向に、上
    記複数のパネルを展開させるパネル展開駆動手段と;上
    記直線方向とほぼ直交する方向に、上記膜を伸展させる
    伸展駆動手段と;を有し、収納状態から上記パネルを展
    開した後に、上記パネルに収納されている上記膜を伸展
    し、二次元的に展開された平面を形成することを特徴と
    する平面展開宇宙構造物。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 上記展開駆動手段は、上記パネルを一次元方向に展開す
    る手段であり、上記伸展駆動手段は、上記膜を伸展させ
    る伸展マストまたはインフレータブルチューブであるこ
    とを特徴とする平面展開宇宙構造物。
  3. 【請求項3】 請求項1において、 上記パネルの側面から展開し、互いに隣接する上記膜の
    相互を結合するケーブルと;上記膜、上記パネルの少な
    くとも一方に配置されているアンテナ素子または回路素
    子と;を有し、上記伸展駆動手段は、同一方向に展開す
    る上記膜をほぼ同期して展開させる同期伸展駆動手段で
    あることを特徴とする平面展開宇宙構造物。
  4. 【請求項4】 請求項3において、 上記膜、上記パネルの少なくとも一方に、太陽電池が装
    着されていることを特徴とする平面展開宇宙構造物。
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