JP2005325650A - 天体観測ドーム - Google Patents

Abstract

【課題】 かまぼこ形の天体観測ドームにおいて、大型で精度の良い電波望遠鏡を設置するのに好適であり、観測室空間に設置された電波望遠鏡をごみ、砂等の侵入、及び太陽光の乱反射を防止可能な天体観測ドームを提供する。
【解決手段】 天体観測室１１を、観測室空間の四方の周囲を囲むドーム本体２と、同観測室空間の上側を覆う山形の分割屋根３ａ，３ｂとから構成し、観測室空間に電波望遠鏡１２を設置し、同分割屋根の内側に同観測室空間の上側を覆う電磁波透過材からなる保護膜６を設け、ドーム本体２に案内レール４，５，７，８を棟方向に水平に設け、前記分割屋根および保護膜６を前記案内レールに移動可能に支持させて前記観測室空間の上方を開放可能にし、保護膜６が移動する方向の妻側壁２ａの外側に保護膜６に風が当たることを防止する風よけを設けたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、大型で精度の良い電波望遠鏡を設置するのに好適なかまぼこ形の天体観測ドームに係り、詳しくは、観測室空間を覆って観測室空間に設置された電波望遠鏡をごみ、砂等の侵入、及び太陽光の乱反射を防止する膜フレームを案内レールに沿って移動可能に設けて、観測室空間を開放可能にするとともに、観測室空間を開放した場合にドーム本体の妻即壁の外側に突出した膜フレームを風から守るための風よけを設けて、風による影響を防止した天体観測ドームに関する。

近年星や銀河の誕生の起源への関心などから、宇宙観測に対する関心が高まり、それに伴ない、電波望遠鏡の高性能化、その解像度向上のニーズが高まり、光や赤外線を使う望遠鏡の大型化、高精度化が進む一方、星や銀河の誕生のもとになる分子のかたまりは、温度が低く、光で見ることはできず、真っ暗な宇宙の中で観測するには、分子や原子の物質そのものが発する電波を解析するしかない。
宇宙からの電磁波を捕らえて解像する電波望遠鏡においては、最近一酸化炭素分子が放つ波長がミリ単位の電波を捕らえることで、分子ガス雲の中でどのように星が形成されるのかを解明する電波望遠鏡が開発された。

しかしサブミリ波、すなわち波長が３００〜１０００ミクロン（１ｍｍ）とミリ波よりさらに短く、観測が難しかった電波が、激しく運動する分子から強く放射される性質をもつため、サブミリ波を観測することにより、これまで物質の有無しかわからなかった部分の温度や密度を詳しく分析できる。
そのため電波望遠鏡のさらなる大型化、高精度化のニーズが高まっているが、電波望遠鏡の高精度化と同時に、これを設置し、その機能を十分発揮させる天体観測ドームのニーズも高まっているが、現在のところこのようなニーズを満たす天体観測ドームはまだ実現されていない。

たとえば特許文献１（特開２００１−１６４７７１号公報）には、屈折望遠鏡等の設置を対象として、天体観測室の四方の周囲を囲む本体と、観測室空間の上側を覆う山形の屋根とから構成され、同屋根は観測室空間の上側を開放できるように棟方向に横移動が可能であり、前記本体における妻側壁を、横移動させた屋根の下側から観測室空間の上側に向けての風の流れを阻害するように高く形成され、これによって天空の広い範囲の観測を一度に可能とし、観測中に横風があっても望遠鏡の視線の位置に空気の揺らぎが生ずることを抑制して良好な星像での天体観測を可能とした天体観測室が開示されている。

特開２００１−１６４７７１号公報

従来天体観測ドームの形態としては、半球形状、あるいは屋根を人間のまぶたのように屋根を開閉するアイリッド型と呼ばれる形態のものがあるが、観測のために屋根をスライドして開く場合、スライドさせる長さを大きく取る必要があり、装置が大掛かりとなる問題がある。
特許文献１に開示された天体観測室は、いわゆるかまぼこ形をなし、観測室空間を開放するために、棟方向に横移動して開放スペースをつくるのが容易であり、横移動のための構造も簡素化可能である点でメリットがあるが、特許文献１の観測ドームは、小型の屈折望遠鏡用の観測室であり、前述のような大型で高性能な電波望遠鏡を設置するために使用できるものではない。

またサブミリ波を観測する電波望遠鏡は、外部のごみやほこりが観測室内に侵入するのをきらい、また太陽光の侵入によって観測室内に乱反射が生じても不都合であるが、特許文献１に記載の天体観測室はかかる問題に対処することができない。
また特許文献１に記載の装置は、基礎となる本体の上に同一高さで２本のレールを並設し、そのレールの上にかまぼこ形の屋根を載置しているが、このような構造では、屋根全体に大きな剛性が必要であり、大型化は困難であるという問題がある。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、かまぼこ形の天体観測ドームにおいて、大型で精度の良い電波望遠鏡を設置するのに好適であり、観測室空間に設置された電波望遠鏡をごみ、砂等の侵入、及び太陽光の乱反射を防止可能な天体観測ドームを提供することを目的とする。

本発明は、かかる目的を達成するもので、その手段は、天体観測室を、観測室空間の四方の周囲を囲むドーム本体と、同観測室空間の上側を覆う山形の屋根とから構成し、前記観測室空間に電波望遠鏡設備を設置し、前記屋根の内側に同観測室空間の上側を覆う電磁波透過材からなる保護膜を設け、前記ドーム本体に案内レールを棟方向に水平に設け、前記屋根および前記保護膜を前記案内レールに移動可能に支持させて前記観測室空間の上方を開放可能にし、前記保護膜が移動する方向の妻側壁の外側に同保護膜に風が当たることを防止する風よけを設けたことを特徴とする。

本発明においては、前記ドーム本体と前記屋根とでかまぼこ形を呈する。パラボナアンテナなど電波望遠鏡の設備が大型化すると、屋根及び保護膜の開放域を大きく取る必要があるが、かまぼこ形とすることにより、屋根及び保護膜を水平方向に移動することが容易となり、観測室空間上方を所定広さ開放するのに要するスペースも、半球形状、アイリッド型等と比べて少なくて済み、移動手段も簡素化できる。

天体観測ドームでは、観測を昼夜行なうが、観測に際して通常前記屋根及び前記保護膜を前記案内レール上を移動させて前記観測室空間の上方を開放した場合、風が強い場合には、ごみ、ほこり、砂等が観測室空間に侵入したり、パラボラアンテナ等を傷つけるおそれがあるが、本発明においては、前記保護膜で観測室空間を覆った状態で観測を行なうために、観測に何ら支障をきたさない。
また昼間の観測時には、太陽光による乱反射が起こり、観測に支障をきたすので、同保護膜で観測室空間を覆った状態で観測を行なう。

さらに保護膜を前記案内レール上を移動させ、観測室空間の上方を開放可能にした状態では、同保護膜がドーム本体の妻側壁の外側に突出することになる。この場合、突出した保護膜に風が当たり、保護膜に過大な過重がかかり、保護膜の破損あるいはドーム本体への過大な負荷により、ドーム本体の揺れ、あるいは歪が生じ、観測用開放部分のずれにより観測精度にも支障をきたすので、保護膜が移動する方向の妻側壁の外側に同保護膜に風が当たることを防止する風よけを設ける。

かかる手段において、好ましくは、前記屋根を棟方向に沿って２つに分割し、同２つの分割屋根を別方向に移動させて前記観測室空間の上方を開放する。
これによって、ドーム本体に加わる屋根の荷重がドーム本体の一方の妻側に偏過重されずに、屋根を開放できる。また屋根を２分割するため、各々の分割屋根は重量が半分に軽減するため、移動手段が容易となる。

また好ましくは、前記ドーム本体を基台上で水平方向に３６０度回動可能に構成するとともに、前記電波望遠鏡設備のパラボラアンテナの仰角を可変可能とする。これによって、全天空のすべての方角からの電磁波を捕らえることが可能となる。
また移動軸を半径方向と高さ方向との２軸に分離し、別々の１軸駆動手段としたことにより、所望の方角への位置合わせが簡単になるとともに、所望の方角にパラボラアンテナの焦点を合わせることが簡単になる。

また好ましくは、前記風よけを、南北方向の風及び東西方向の風を遮るように２つの異なる平面で構成する。これによってほぼ全方向からの風に対して、風よけ効果を発揮できる。
さらに好ましくは、前記風よけを、多数の開口を有する材料で構成する。これによって、風の一部を前記開口から通過させることにより、風よけに対する風圧を軽減でき、特に強風の場合など、風よけの損傷や、ドーム全体のきしみによる観測作業への悪影響を被ることがなくなる。
また好ましくは、風よけを可とう性の材料で製造することにより、取り扱いが容易となる。

また好ましくは、前記風よけを前記案内レールを妻側壁の外側まで延設した部分に取り付ける。これによって、前記保護膜を支持する案内レールを風よけの支持構造に兼用できるので、ドーム全体の構造を簡素化でき、またドーム本体の妻側壁を中心として一方側に保護膜を、他方側に風よけの荷重が加わることになり、荷重が妻側壁を中心として釣り合うことになり、偏荷重にならない利点がある。

以上のように、本発明によれば、天体観測室を、観測室空間の四方の周囲を囲む本体と、同観測室空間の上側を覆う山形の屋根とから構成し、前記観測室空間に電波望遠鏡を設置し、前記屋根の内側に同観測室空間の上側を覆う電磁波透過材からなる保護膜を設け、前記本体に案内レールを棟方向に水平に設け、前記屋根及び前記保護膜を前記案内レールに移動可能に支持させて前記観測室空間の上方を開放可能にし、前記保護膜が移動する方向の妻側壁の外側に同保護膜に風が当たることを防止する風よけを設けたことにより、前記ドーム本体と前記屋根とでかまぼこ形を呈するため、屋根及び保護膜を水平方向に移動することが容易となり、観測室空間上方を所定広さ開放するのに要するスペースも、アイリッド型等と比べて少なくて済み、移動距離も短縮できる。

また前記保護膜を設けたことにより、ごみ、ほこり、砂等の観測室空間への侵入を効果的に防止できるとともに、昼間の観測時太陽光による乱反射を容易に防止できる。
さらに保護膜が移動する方向の妻側壁の外側に同保護膜に風が当たることを防止する風よけを設けたことにより、保護膜及び観測への風の影響を回避できる。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１は、本発明の第１実施例に係る正面方向から視た斜視図（保護膜が閉鎖状態）、図２は、前記第１実施例を背面方向から視た斜視図、図３は、前記第１実施例に係る正面方向から視た斜視図（保護膜が開放状態）、図４は、前記第１実施例に係る正面方向から視た斜視図（分割屋根が閉鎖状態）、図５は、前記第１実施例に係る斜め正面方向から視た斜視図、図６は、前記第１実施例に係る上方から視た平面図である。

また図７は、前記第１実施例に係る分割屋根３ａ，３ｂ及び保護膜６を示す斜視図、図８は、前記第１実施例に係る、分割屋根３ａ，３ｂの移動手段を示す一部拡大図、図９は、前記第１実施例に係る、分割屋根３ａ，３ｂ及び保護膜６の移動手段を示す横断面図である。

本発明の第１実施例を示す図１〜図６において、１は円形断面を有する基台、２は基台１に支持されたドーム本体、２ａはドーム本体２の妻側壁である。３ａ及び３ｂは、２分割された山形の屋根であり、一端が基台１上に敷設された下方ガイドレール４で摺動可能に支持され、他端が下方ガイドレール４よりも高い位置のドーム本体２の上部に設けられた上方ガイドレール５に摺動可能に支持されている。
６は、可とう性を有する電磁波透過膜（保護膜）であり、屋根３ａ，３ｂの内面に沿った山形の面となるよう外枠フレームに張られた状態で、基台１上に敷設された下方ガイドレール７及びドーム本体２の上部に設けられたガイドレール８に摺動可能に載置されている。

９は、ガイドレール７，８がドーム本体２の一方の妻側壁２ａを越えて延設された部分に架設された３角形状をなすフレームで、このフレーム９に膜状の風よけ１０が張られる。風よけ１０は、風圧をある程度かわすため、たとえば荒い開口のあるネット状のものが望ましく、また風の強弱に応じて３角形状からなるユニットの設置枚数を変えて調整する。また東西方向の風を受ける面及び南北方向の風を受ける面の方向の異なる２面から構成される。

また１１は観測室であり、この空間にパラボラアンテナ等電波望遠鏡の設備１２が設置される。宇宙から届く電波をキャッチするパラボラアンテナ１２は、その面の向く方向を上下方向に０度から９０度変更可能であり、大型のものは直径４ｍに達し、従って観測時には観測室１１の前面を幅４〜５ｍ開放する必要があり、そのため屋根３ａ，３ｂ及び保護膜６の開放時の移動は４〜５ｍに及ぶ。

次に基台１に対してドーム本体２は周方向に３６０度回転可能に構成されている。
すなわち基台１の上面には図示しない円形の基礎リングが設置され、同基礎リングの上に防震ゴムを介して複数の従動車輪が円形を呈するように配置され、同従動車輪の上にドーム本体２の下部に固定された円形のドームレールが載置され、従動部を形成している。
また同従動部には前記ドームレールを横から支持するガイドローラやドームレールの浮き上がりを防止する浮き上がり防止部材も設けられる。

また基礎リング上に円形に配置された前記従動部の間に点在して、スプリングによる弾性力をもってドームレールに押圧された駆動車輪と、同駆動車輪を駆動する駆動モータとを具備する図示しない駆動部が設けられ、同駆動車輪によってドームレールを回転駆動している。
なお従動部と駆動部との設置数の割合は、たとえば５：１等の割合で設置される。

図７〜９は、分割屋根３ａ，３ｂ及び保護膜６を移動可能とする支持構造を示す。このうち図８は分割屋根３ａ，３ｂの移動手段を示し、分割屋根３ａ，３ｂの両端部、すなわち下部ガイドレール４及び上部ガイドレール５に支持される部分には、車輪２１が付設され、同車輪は分割屋根３ａ，３ｂの内部に設けられた駆動モータ２２によって駆動され、ガイドレール４，５上を移動する。保護膜６も同様の駆動手段でガイドレール７，８上を移動する。

図９は、分割屋根３ａ，３ｂ及び保護膜６の上下両端部における移動手段を示す。分割屋根３ａ，３ｂは、前述のようにその両端部に車輪２１が付設され、下部ガイドレール４又は上部ガイドレール５上をモータ２２の駆動力によって移動する。保護膜６も同様に上下両端部の保護膜フレーム６ａに車輪２３が付設され、保護膜フレーム６ａに設けた駆動モータ２４によって車輪２３を駆動し、下部ガイドレール７及び上部ガイドレール８上を移動する。なお２５は、ドーム本体２に設けられ、ガイドレール４，５及びガイドレール７，８を支持するＨ形鋼である。
２６及び２７はそれぞれ分割屋根３ａ，３ｂ及び保護膜フレーム６ａに取り付けられ、各ガイドレール４，５，７，８に対して裏当てローラ２６ａ，２７ａを有して、分割屋根３ａ，３ｂ及び保護膜６の浮き上がりを防止する浮き上がり防止装置である。
このように分割屋根３ａ，３ｂ及び保護膜６とも上下両端部において浮き上がり防止部材が設けられている。

このような第１実施例において、観測を行なう際には、分割屋根３ａ，３ｂ及び保護膜６を移動させて、観測室１１の上方を開放するが、風が強い日や昼間太陽光の入射による乱反射の心配がある時は、電磁波を透過する保護膜６で観測室１１を覆って、宇宙から到来する電波の観測を行なう。この場合ドーム本体２は前述のとおり基台１に対して３６０度回転可能であり、かつパラボラアンテナ１２も上下の０度から９０度まで仰角を変更可能であるので、天空の全方角からの電磁波をキャッチできる。

保護膜６をドーム本体２の妻方向に移動させた場合、風の強い時は、風圧による保護膜の損傷、あるいはドーム本体２の横回転等を防ぐため、風よけ１０を張る必要がある。この場合風の強さに応じて，膜を張った３角形状をなすフレーム９の設置枚数を変えて調整するとともに、本実施例では、東西方向の風を受ける面及び南北方向の風を受ける面の方向の異なる２面から構成される。

以上のように、第１実施例によれば、簡単な移動手段のより、分割屋根３ａ，３ｂ及び保護膜６の移動による観測室空間上方の開閉が容易になる。
また保護膜６を設けたことにより、ごみ、ほこり、砂等の観測室空間への侵入を効果的に防止できるとともに、さらに昼間の観測時太陽光による乱反射を容易に防止できる。
さらに保護膜６が移動する方向の妻側壁２ａの外側に保護膜６に風が当たることを防止する風よけ１０を設けたことにより、保護膜６への風の影響を回避できる。

また屋根を棟方向に沿って２つに分割し、分割屋根３ａ，３ｂを別方向に移動させて観測室空間の上方を開放するようしたため、ドーム本体２に加わる屋根の荷重がドーム本体の一方の妻側に偏過重されずに、屋根を開放できる。また屋根を２分割するため、各々の分割屋根は重量が半分に軽減するため、移動が容易となるとともに、移動手段を簡素化できる。
またドーム本体２を基台１上で水平方向に３６０度回動可能に構成するとともに、パラボラアンテナ１２の仰角を０度から９０度まで変更可能としたため、全天空のすべての方角からの電磁波を捕らえることが可能となる。また移動軸を半径方向と高さ方向との２軸に分離し、別々の１軸駆動手段としたことにより、所望の方角への位置合わせが簡単になる。

またかまぼこ形の分割屋根３ａ，３ｂの両端を支持するガイドレール４，５の高さを違え、妻側壁方向から視て対角線上に配置した上部ガイドレール５及び下部ガイドレール４に支持させたことにより、上部ガイドレール５が分割屋根３ａ，３ｂを上方から吊り下げる役割を果たし、下部ガイドレール４は分割屋根３ａ，３ｂの荷重を下方から支持する役割を果たしている。
すなわち分割屋根３ａ，３ｂの上端部には引っ張り荷重が発生し、下端部には圧縮荷重が発生しており、これらの荷重が分割屋根３ａ，３ｂ内で互いに減殺される。このように上下に配置されたガイドレールの相互作用によって、２本のガイドレールを水平に配置する場合に比べて、分割屋根３ａ，３ｂに十分な剛性を必要とすることなく、屋根の形状を保ちながら、分割屋根３ａ，３ｂを支持可能としている。

また第１実施例によれば、風よけ１０を、南北方向の風及び東西方向の風を遮るように２つの異なる平面で構成したため、ほぼ全方向からの風に対して、風よけ効果を発揮できる。
さらに風よけ１０を、多数の開口を有する材料で構成したことにより、風の一部を前記開口から通過させることにより、風よけに対する風圧を軽減でき、特に強風の場合など、風よけの損傷や、ドーム全体のきしみによる観測作業への悪影響を被ることがなくなる。また前記開口の開口度を調整することにより、風圧の軽減度を調整できる。また風よけ１０を可とう性の材料で製造したことにより、風よけの取り扱いが容易となる。

また風よけ１０をガイドレール７，８を妻側壁の外側まで延設した部分に取り付けたことによって、ガイドレール７，８を風よけ１０の支持構造に兼用できるので、ドーム全体の構造を簡素化でき、またドーム本体の妻側壁を中心として一方側に保護膜６を、他方側に風よけ１０の荷重が加わることになり、荷重が妻側壁を中心として釣り合うことになり、偏荷重にならない利点がある。

さらにドーム本体２と分割屋根３ａ，３ｂとでかまぼこ形をなしており、パラボナアンテナや電波望遠鏡の設備が大型化すると、屋根及び保護膜の開放域を大きく取る必要があるが、かまぼこ形とすることにより、屋根及び保護膜６を移動する径路を単純な直線状に形成することができ、観測室空間上方を所定広さ開放するのに要する移動距離も、半球形状、アイリッド型等と比べて少なくて済み、移動手段も簡素化できる。一方半球形あるいはアイリッド型のドームでは、移動径路及び移動手段がより複雑化する。
このように前述した種々の構造上の特徴が相俟って、本実施例の装置では、現在注目されている３００〜１，０００ミクロンのサブミリ波の観測が可能となる大型で高精度の電波望遠鏡を設置可能となる。

本発明によれば、大型で精度の良い電波望遠鏡設備を設置するのに好適であり、開閉屋根及びごみ、砂等の侵入、又は太陽光による乱反射膜フレームを簡単な構造で移動可能にするとともに、観測室空間を開放した場合にドーム本体の妻即壁の外側に突出した膜フレームを風から守るための風よけを設けて、風による影響を防止し、もって現在注目されている３００〜１，０００ミクロンのサブミリ波の観測を可能とした天体観測ドームを提供することができる。

本発明の第１実施例に係る正面方向から視た斜視図（保護膜が閉鎖状態）である。 前記第１実施例を背面方向から視た斜視図である。 前記第１実施例に係る正面方向から視た斜視図（保護膜が開放状態）である。 前記第１実施例に係る正面方向から視た斜視図（分割屋根が閉鎖状態）である。 前記第１実施例に係る斜め正面方向から視た斜視図である。 前記第１実施例に係る上方から視た平面図である。 前記第１実施例に係る、分割屋根３ａ，３ｂ及び保護膜６を示す斜視図である。 前記第１実施例に係る、分割屋根３ａ，３ｂの移動手段を示す一部拡大図である。 前記第１実施例に係る、分割屋根３ａ，３ｂ及び保護膜６の移動手段を示す横断面図である。

符号の説明

１ 基台
１ａ 基礎リング
２ ドーム本体
２ａ 妻側壁
２ｂ ドームレール
３ａ，３ｂ 分割屋根
４，５，７，８ ガイドレール
６ 保護膜
６ａ 保護膜フレーム
９ 風よけフレーム
１０ 風よけ
１１ 観測室
１２ パラボラアンテナ
２１，２３ 車輪
２２，２４ 駆動モータ
２５ Ｈ形鋼
２６，２７ 浮き上がり防止装置
２６ａ，２７ａ 裏当てローラ

Claims (7)

1. 天体観測室を、観測室空間の四方の周囲を囲むドーム本体と、同観測室空間の上側を覆う山形の屋根とから構成し、前記観測室空間に電波望遠鏡設備を設置し、前記屋根の内側に同観測室空間の上側を覆う電磁波透過材からなる保護膜を設け、前記ドーム本体に案内レールを棟方向に水平に設け、前記屋根および前記保護膜を前記案内レールに移動可能に支持させて前記観測室空間の上方を開放可能にし、前記保護膜が移動する方向の妻側壁の外側に同保護膜に風が当たることを防止する風よけを設けたことを特徴とする天体観測ドーム。
2. 前記屋根を棟方向に沿って２つに分割し、同２つの分割屋根を別方向に移動させて前記観測室空間の上方を開放することを特徴とする請求項１記載の天体観測ドーム。
3. 前記ドーム本体を基台上で水平方向に３６０度回動可能にするとともに、前記電波望遠鏡設備のパラボラアンテナの仰角を可変可能としたことを特徴とする請求項１記載の天体観測ドーム。
4. 前記風よけを、南北方向の風及び東西方向の風を遮るように２つの異なる平面で構成したことを特徴とする請求項１記載の天体観測ドーム。
5. 前記風よけを、多数の開口を有する材料で構成したことを特徴とする請求項１記載の天体観測ドーム。
6. 前記風よけを前記案内レールを妻側壁の外側まで延設した部分に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の天体観測ドーム。
7. 前記ドーム本体と前記屋根とでかまぼこ形をなすことを特徴とする請求項１記載の天体観測ドーム。

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