JP2003198245A - 人工衛星搭載用アンテナリフレクタ及びその製造方法 - Google Patents

人工衛星搭載用アンテナリフレクタ及びその製造方法

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JP2003198245A
JP2003198245A JP2001393588A JP2001393588A JP2003198245A JP 2003198245 A JP2003198245 A JP 2003198245A JP 2001393588 A JP2001393588 A JP 2001393588A JP 2001393588 A JP2001393588 A JP 2001393588A JP 2003198245 A JP2003198245 A JP 2003198245A
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core
skin
antenna reflector
outer skin
rigidity
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Hitoshi Taniai
仁 谷合
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鏡の設計形状を高精度で実現するアンテナリ
フレクタの製造方法を提供する。 【解決手段】 アンテナリフレクタ鏡の外周縁部にイン
ナスキン1、アウタスキン2およびコア3に比べて剛性
の高い高剛性部品6を装着した状態でインナスキン1、
アウタスキン2、コア3および当該高剛性部品6とを所
定の曲率を有する成形型5に押し付け、密着させた状態
で一体成形することにより、接着剤4の硬化時に発生す
る歪みの不均一に起因する鏡の形状変形を抑制し、鏡の
設計形状を高精度で実現するアンテナリフレクタを得
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、鏡形状に高精度
が必要とされる人工衛星搭載用アンテナリフレクタとそ
の製造方法に関わるものである。
【0002】
【従来の技術】図9は従来のアンテナリフレクタの断面
図を示すものであり、1はインナスキン、2はアウタス
キン、3はコア、4は接着剤、5は成形型である。
【0003】図において、インナスキン1とアウタスキ
ン2の間にコア3があり、インナスキン1とコア3、ア
ウタスキン2とコア3はそれぞれ接着剤4で接着され、
インナスキン1、アウタスキン2及びコア3とを所定の
曲率を有する成形型5に押し付け、密着させた状態で成
形する。この状態で、接着剤4を硬化させると、成形体
各部における温度分布バラツキによって各部における熱
膨張が不均一な状態で硬化することによって発生する歪
みの不均一に起因して鏡が変形する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】宇宙用のアンテナリフ
レクタは打ち上げの際の衝撃に耐えるためおよびその費
用を低減するため、軽量・高剛性・高強度の材質が用い
られるが、アンテナとしての機能を果たすためには導電
性も必要であるため、高強度・高剛性・軽量の他に金属
並みの導電性も有する炭素繊維を強化繊維とする炭素繊
維強化複合材料が用いられる。
【0005】例えば、スキンがCFRP(carbon
fiber reinforced plasti
c:炭素繊維強化プラスチック)からなり、コアがハニ
カムあるいはフレキシブル材料からなるサンドイッチ構
造のパネルを所定の曲率を有する鏡として用いたアンテ
ナリフレクタ及びアンテナリフレクタの製造方法に関わ
るものであり、従来の鏡では接着剤の硬化時に発生する
歪みの不均一により、鞍型に変形し易く、鏡の設計形状
に対して精度が悪くなるという欠点があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明の衛星搭載用
アンテナリフレクタは、コアの両面にインナスキンおよ
びアウタスキンを接合し一体化されたサンドイッチ構造
のパネルを用いたアンテナリフレクタにおいて、所定の
曲率を有する鏡と、上記曲率を有する鏡と一体化された
アウタスキンと、上記アウタスキンとインナースキンに
サンドウイイチされたコアと、上記コアの外周縁部に上
記インナスキン、上記アウタスキンおよび上記コアに比
べて剛性が高い高剛性部品とを具備するものである。
【0007】また、上記高剛性部品はコ字型、エ字型あ
るいはロ字型であることも良い。
【0008】なお、上記高剛性部品の空洞部を金属また
はCFRPを内蔵したこと、あるいは上記高剛性部品の
空洞部がない剛体であるものでも良い。
【0009】さらに、上記高剛性部品は上記コアと外部
が通気可能な孔を設けても良い。
【0010】第2の発明の人工衛星搭載用アンテナリフ
レクタ製造方法は、コアの両面にインナスキンおよびア
ウタスキンを接合し一体化されたサンドイッチ構造のパ
ネルを用いたアンテナリフレクタにおいて、所定の曲率
を有する鏡と、上記曲率を有する鏡と一体化されたアウ
タスキンと、上記アウタスキンとインナースキンにサン
ドウイイチされたコアと、上記コアの外周縁部に上記イ
ンナスキン、上記アウタスキンおよび上記コアに比べて
剛性が高い高剛性部品を装着した状態で、インナスキ
ン、アウタスキン、コアおよび当該高剛性部品とを所定
の曲率を有する成形型に押し付け、密着させた状態で一
体成形するものである。
【0011】また、サンドイッチ内部の気圧を外部より
低くし、上記インナスキンおよび上記アウタスキンを外
部との差圧により上記コアおよび金型表面に押し付け、
各接合部を加熱硬化することも良い。
【0012】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
実施の形態1に係るアンテナリフレクタを示す断面図で
あり、図2はこの発明の実施の形態1に係るアンテナリ
フレクタを示す分解図及び鳥瞰図でり、6は通気孔を有
する高剛性部品、7は鏡である。なお、1〜5は従来の
説明と同じものである。アンテナリフレクタは、インナ
スキン1およびアウタスキン2をコア3の両面に接合し
一体化されたサンドイッチ構造のパネルであり、所定の
曲率を有している。
【0013】なお、図3はこの発明の実施の形態1に係
るアンテナリフレクタの背面構造部品を示す構造図であ
り、8は背面構造部品であり、7は図2と同じものであ
るる。例えば、直径1m、曲率半径4400mmの鏡7
を構成し、鏡7を支持するための背面構造部品8を裏面
に取り付けたものである。
【0014】接合前のインナスキン1、アウタスキン2
及びコア3は単体では剛性が低く容易に変形するが、イ
ンナスキン1、アウタスキン2およびコア3を接着剤4
で接合して形成するサンドイッチ構造体は剛性が高く容
易には変形しない。
【0015】そのため、接合前はインナスキン1、アウ
タスキン2及びコア3は鏡7の設計形状に近づけ易く、
その形状を保持したままの状態で、高剛性部品をインナ
スキン1、アウタスキン2及びコア3と同時に接合する
ことにより、鏡7の設計形状を高精度で実現できる。
【0016】このような構成にすると、次のような利点
がある。接合前のインナスキン1、アウタスキン2は剛
性の高い材質を用いても、薄いため断面二次モーメント
が小さく、容易に変形する。
【0017】しかし、アウタスキン2とインナスキン1
の間にコア3が接合されたサンドイッチ構造体になる
と、剛性の高い材質で造られたスキン1、2が曲げ中心
から離れた位置に配置されることになるため、断面二次
モーメントが格段に大きくなり、剛性は飛躍的に高くな
る。そのため、インナスキン1、アウタスキン2および
コア3を接着により接合して形成するサンドイッチ構造
体は剛性が高く、容易には変形しない。
【0018】そのため、接合前はインナスキン1、アウ
タスキン2及びコア3は鏡の設計形状に近づけ易く、そ
の形状を保持したままの状態で、インナスキン1および
アウタスキン2と同じ材質で造られた高剛性部品6をイ
ンナスキン1、アウタスキン2及びコア3と同時に接合
することにより、鏡の設計形状を高精度で実現すること
ができる。
【0019】例えば、高剛性部品6をサンドイッチ成形
前にインナスキン1あるいはアウタスキン2のどちらか
一方に接合した状態でサンドイッチ成形すると、インナ
スキンおよびアウタスキンと高剛性部品との熱膨張係数
の差によりサンドイッチ成形する温度において既に熱応
力の発生した状態でサンドイッチ構造体が成形される。
【0020】不均一な歪みが発生した状態でサンドイッ
チ構造体が成形され、この状態で剛性が極めて高くなる
ため、歪みの発生した鏡のまま形状が保持されることに
なり、高剛性部品6を用いていることがサンドイッチ成
形前に接合されているスキン1、2のフレキシブル性を
低下させ、かえって高剛性部品6を使用したことが裏目
に出て、鏡面精度の向上はさほど期待できない。
【0021】これに対して、高剛性部品6の接合をサン
ドイッチ構造体の形成と同時に行なうようにすると、熱
応力のない状態で、高剛性部品6、インナスキン1、ア
ウタスキン2及びコア3が一体化され、剛性の極めて高
いサンドイッチ構造体となりそのまま形状が保持される
ため、高い鏡面精度と高剛性化を同時に実現できる。
【0022】宇宙用のアンテナリフレクタは軽量・高剛
性・高強度の材質が用いられるが、アンテナとしての機
能を果たすためには導電性も必要であるため、高強度・
高剛性・軽量の他に金属並みの導電性も有するCFRP
が用いられ、高剛性部品6はインナスキン1とアウタス
キン2の間に配置するため、インナスキン1、アウタス
キン2の強化繊維を切断することがないため強度的にも
優れている。また、強化繊維は連続していると、部分的
に入った荷重をより広い範囲に伝え分散させることがで
きる。
【0023】このため、サンドイッチ構造体のスキンを
切断すると強化繊維を切断してしまい剛性、強度の低下
が必至であるので、高剛性部品6はインナスキン1とア
ウタスキン2の間に配置するため、剛性の高いインナス
キン1、アウタスキン2を切断しない点でも優れてい
る。
【0024】また、インナスキン1、アウタスキン2の
一部を折り曲げて、高剛性部品6とする方法もあるが、
この方法だとサンドイッチ構造体が、スキンと同じ材質
でコアを囲んだ状態となり、2つの点で成形上困難な点
が生じる。
【0025】アンテナリフレクタの鏡面精度の向上を図
るための製造方法であって、コア3の両面にインナスキ
ン1およびアウタスキン2を接合し一体化されたサンド
イッチ構造のパネルを所定の曲率を有する鏡として用い
たアンテナリフレクタにおいて、アンテナリフレクタ鏡
の外周縁部にインナスキン1、アウタスキン2およびコ
ア3に比べて剛性の高い高剛性部品を装着した状態でイ
ンナスキン1、アウタスキン2、コア3および当該高剛
性部品6とを所定の曲率を有する成形型5に押し付け、
密着させた状態で一体成形することにより、接着剤4の
硬化時に発生する歪みの不均一に起因する鏡7の形状変
形を抑制し、鏡7の設計形状を高精度で実現することが
できる。
【0026】インナスキン1とコア3、アウタスキン2
とコア3はそれぞれ接着剤4で接着され、アンテナリフ
レクタの外周縁部にインナスキン1、アウタスキン2及
びコア3に比べて剛性が高く多数の通気穴が設けられた
高剛性部品6を装着した状態でインナスキン1、アウタ
スキン2、コア3および当該高剛性部品6とを所定の曲
率を有する成形型5に押し付け、密着させた状態で一体
成形する。
【0027】また、サンドイッチ構造体の成形と高剛性
部品6の接合を同時に行なうことができ、サンドイッチ
構造体の成形と高剛性部品6の接合を別々に実施する場
合と比較して低いコストで実現できる。
【0028】まず、サンドイッチ構造体の成形はインナ
スキン1、アウタスキン2、コア3およびそれらを接合
する接着剤4を金型上の所定の位置に配置にした後、全
体をバギングし真空源につないで、サンドイッチ内部の
気圧を外部より低くすることで、外部との差圧によりイ
ンナスキン1およびアウタスキン2をコア3および金型
表面に押し付けておき加熱硬化するものである。
【0029】従って、コア3には通気のための孔を設け
ておいて、コア3の内部を所定の圧力にコントロールし
ている。
【0030】さらにこの状態で所定の成形温度にして接
着接合すると、常温に降下した際にサンドイッチ内部に
閉じ込められた気体が収縮するため、大気圧との差圧に
よりコアの挫屈が生じたり、スキンにコア3の模様をし
た凹み(ディンプル)が発生し、著しく鏡面精度を損な
う場合もある。
【0031】本発明においては、高剛性部品6にはコア
3と外部が通気可能な孔を設けているので、成形の際に
コア3内部の圧力が容易のコントロールできる他、降温
過程でコア3内の気体が収縮すると外部から大気が入り
込んで、前述のごとくディンプルを生じさせることがな
い。また大気のない宇宙空間においては、コア3内部か
ら大気を放出し、所定の形状を保つことができる。
【0032】インナスキン1及びアウタスキン2をそれ
ぞれ厚さ0.2mmのCFRP材料、高剛性部品6を厚
さ0.4mmのCFRP材料、コア3を厚さ9mmのハ
ニカムのアルミ材料とし、比較のために、従来構造の鏡
(図9)を用いて、同様のアンテナリフレクタを製作し
た。
【0033】その結果、各々のアンテナリフレクタのイ
ンナスキン1の形状精度は、本発明に基づくものでは
0.03mmRMSであり、従来法に基づくものは0.
07mmRMSであるので、本発明に基づくアンテナリ
フレクタでは2倍以上の高精度で形成することができる
ことが実証された。
【0034】図4〜図8は実施の形態1に係る実施例1
〜実施例4の断面図である。本発明における高剛性部品
6の断面形状は特に限定はなく、例えば図4〜図8に示
したような形状でも同様な効果が得られる。
【0035】図4のように、高剛性部品6はコ字型であ
ることも良く、図5のように、高剛性部品6はエ字型で
あることも良く、図6のように、高剛性部品6はロ字型
であることも良い。また、図7、図8のように、高剛性
部品6の空洞部を金属またはCFRPを内蔵しても良
く、あるいは上記高剛性部品の空洞部が無い剛体であっ
ても良い。
【0036】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
接着剤の硬化時に発生する歪みの不均一に起因するアン
テナリフレクタの形状変形を抑制し、アンテナリフレク
タの鏡面形状を高精度で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係るアンテナリフ
レクタを示す断面図である。
【図2】 この発明の実施の形態1に係るアンテナリフ
レクタを示す分解図及び鳥瞰図である。
【図3】 この発明の実施の形態1に係るアンテナリフ
レクタの背面構造部品を示す構造図である。
【図4】 実施の形態1に係る実施例1の断面図であ
る。
【図5】 実施の形態1に係る実施例2の断面図であ
る。
【図6】 実施の形態1に係る実施例3の断面図であ
る。
【図7】 実施の形態1に係る実施例4の断面図であ
る。
【図8】 実施の形態1に係る実施例5の断面図であ
る。
【図9】 従来のアンテナリフレクタの断面図である。
【符号の説明】
1 インナスキン、 2 アウタスキン、 3 コア、
4 接着剤、 5成形型、 6 高剛性部品、 7
鏡、 8 背面構造部品

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コアの両面にインナスキンおよびアウタ
    スキンを接合し一体化されたサンドイッチ構造のパネル
    を用いたアンテナリフレクタにおいて、 所定の曲率を有する鏡と、 上記曲率を有する鏡と一体化されたアウタスキンと、 上記アウタスキンとインナースキンにサンドウイイチさ
    れたコアと、 上記コアの外周縁部に上記インナスキン、上記アウタス
    キンおよび上記コアに比べて剛性が高い高剛性部品と、
    を具備することを特徴とする衛星搭載用アンテナリフレ
    クタ。
  2. 【請求項2】 上記高剛性部品はコ字型、エ字型あるい
    はロ字型であることを特徴とする請求項1記載の衛星搭
    載用アンテナリフレクタ。
  3. 【請求項3】 上記高剛性部品の空洞部を金属またはC
    FRPを内蔵したこと、あるいは上記高剛性部品の空洞
    部がない剛体であることを特徴とする請求項2記載の衛
    星搭載用アンテナリフレクタ。
  4. 【請求項4】 上記高剛性部品は上記コアと外部が通気
    可能な孔を設けたことを特徴とする請求項1〜請求項3
    記載の衛星搭載用アンテナリフレクタ。
  5. 【請求項5】 コアの両面にインナスキンおよびアウタ
    スキンを接合し一体化されたサンドイッチ構造のパネル
    を用いたアンテナリフレクタにおいて、 所定の曲率を有する鏡と、 上記曲率を有する鏡と一体化されたアウタスキンと、 上記アウタスキンとインナースキンにサンドウイイチさ
    れたコアと、 上記コアの外周縁部に上記インナスキン、上記アウタス
    キンおよび上記コアに比べて剛性が高い高剛性部品を装
    着した状態で、 インナスキン、アウタスキン、コアおよび当該高剛性部
    品とを所定の曲率を有する成形型に押し付け、密着させ
    た状態で一体成形することを特徴とする人工衛星搭載用
    アンテナリフレクタの製造方法。
  6. 【請求項6】 サンドイッチ構造のパネル内部の気圧を
    外部より低くし、 上記インナスキンおよび上記アウタスキンを外部との差
    圧により上記コアおよび金型表面に押し付け、 各接合部を加熱硬化することを特徴とする請求項5記載
    の人工衛星搭載用アンテナリフレクタの製造方法。
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