JP2006224866A - Deployable antenna for space - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、人工衛星などの宇宙機器に搭載される展開型アンテナに関し、特に各背面リブの展開角度を独立して調整できるようにし、アンテナ反射鏡の展開形状を所望の電波反射面形状に構築できるアンテナの展開機構に関するものである。 The present invention relates to a deployable antenna mounted on space equipment such as an artificial satellite, and in particular, allows the deployment angle of each back rib to be adjusted independently, and develops the deployed shape of the antenna reflector into a desired radio wave reflecting surface shape. The present invention relates to an antenna deployment mechanism.
従来の宇宙用展開型アンテナは、アンテナの電波反射面を構成する金属メッシュと、その形状を保持するケーブルと、金属メッシュとケーブルを折り畳んだ状態から展開し、展開後は金属メッシュとケーブルネットワークとを保持する展開リブと、その展開リブを保持する展開ヒンジと、その展開ヒンジを固定するセンターハブと、を有する展開型アンテナにおいて、ケーブルを保持するための一端をケーブルに取り付けた収納ケーブルと、センターハブに設けられ、アンテナ反射鏡収納時は収納ケーブルの他端をセンターハブに離散的に固定し、アンテナ反射鏡添加維持には添加入部の添加に伴って収納ケーブルに展開方向の力が加わった順に収納ケーブルの他端をセンターハブから順次開放する収納ケーブルリリース機構と、を備えている(例えば、特許文献1参照)。 A conventional deployable antenna for space is developed from a metal mesh that constitutes a radio wave reflecting surface of the antenna, a cable that retains its shape, a metal mesh and a cable folded, and after deployment, a metal mesh and a cable network. A deployable antenna having a deployable rib, a deployable hinge that retains the deployable rib, and a center hub that fixes the deployable hinge, and a storage cable having one end for retaining the cable attached to the cable; It is provided on the center hub, and when the antenna reflector is housed, the other end of the housing cable is discretely fixed to the center hub. To maintain the addition of the antenna reflector, a force in the unfolding direction is applied to the housing cable along with the addition of the addition slot. A storage cable release mechanism that sequentially opens the other end of the storage cable from the center hub. (E.g., see Patent Document 1).
従来の宇宙用展開型アンテナにおいては、展開機構については、具体的に記載されていない。
この種の展開型アンテナにおいては、一般的に、放射状に配列されている多数本の展開リブを同期して一括して展開する展開機構が採用されていた。そこで、多数本の展開リブは、設計された単一の展開角度をとり、展開リブの展開角度を独立して調整できないので、アンテナの組立後に、電波反射面を最適な面形状に微調整できないという問題があった。
In the conventional space deployment antenna, the deployment mechanism is not specifically described.
In this type of deployable antenna, a deploying mechanism that generally deploys a large number of radially arranged deploying ribs in a lump is employed. Therefore, a large number of deployment ribs have a single designed deployment angle, and the deployment angle of the deployment rib cannot be adjusted independently. Therefore, after the antenna is assembled, the radio wave reflection surface cannot be finely adjusted to the optimum surface shape. There was a problem.
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、多数本の背面リブの展開角度を独立して調整できるように展開機構を構成し、アンテナ組立後に、各背面リブの展開角度を独立して微調整し、最適な面形状の電波反射面を有するアンテナ反射鏡を実現できる宇宙用展開型アンテナを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The deployment mechanism is configured so that the deployment angle of a large number of back ribs can be independently adjusted. After the antenna is assembled, the deployment angle of each back rib is independent. It is an object of the present invention to obtain a deployable antenna for space that can be finely adjusted to realize an antenna reflector having a radio wave reflecting surface with an optimal surface shape.
この発明による宇宙用展開型アンテナは、円盤状のセンターハブと、それぞれの軸方向を上記センターハブの軸心と直交する平面上の該軸心を中心とする同一円の接線方向に一致させて、該センターハブの外周部に等角ピッチに配設された多数本の回動軸と、一端の一側を上記回動軸回りに回動自在に上記センターハブに取り付けられて該センターハブの周方向に所定ピッチで配列され、該センターハブの表面側で該センターハブの軸心を筒状に囲繞する収納位置と放射状に開かれた展開位置とをとる多数本の背面リブと、上記多数本の背面リブの上記センターハブに対する回動動作に連動して収納、展開するように該多数本の背面リブに支持され、展開状態で回転放物面の面形状を有する電波反射面を構成するアンテナ反射鏡と、上記多数本の背面リブを上記収納位置から上記展開位置に展開させる展開機構と、を備えている。そして、上記展開機構は、上記センターハブの裏面側に、該センターハブの軸心方向に移動可能に配設された可動盤と、上記可動盤の外周部と上記多数本の背面リブの一端の他側とをそれぞれ連結する多数本の連結棒と、を備え、上記多数本の連結棒は、それぞれ長さが調整可能に構成されている。 The space deployable antenna according to the present invention includes a disc-shaped center hub, and the respective axial directions thereof coincide with the tangential direction of the same circle centering on the axial center on a plane perpendicular to the axial center of the center hub. A plurality of rotating shafts arranged at an equiangular pitch on the outer periphery of the center hub, and one side of one end thereof being attached to the center hub so as to be rotatable around the rotating shaft. A plurality of back ribs arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction and taking a storage position that surrounds the center of the center hub in a cylindrical shape on the surface side of the center hub and a deployment position that is opened radially. A radio wave reflecting surface having a surface shape of a paraboloid of rotation is supported by the plurality of back ribs so that the back ribs are housed and unfolded in conjunction with the rotation of the back ribs with respect to the center hub. Antenna reflector and many of the above The rear ribs are provided and a deployment mechanism for deploying to the deployed position from the accommodated position. The unfolding mechanism includes a movable plate disposed on the back side of the center hub so as to be movable in the axial direction of the center hub, an outer peripheral portion of the movable plate, and one end of the plurality of back ribs. A plurality of connecting rods that connect the other side, respectively, and the plurality of connecting rods are configured such that their lengths are adjustable.
この発明によれば、可動盤の外周部と多数本の背面リブの一端の他側とをそれぞれ連結する多数本の連結棒は、それぞれ長さが調整可能に構成されているので、アンテナ反射鏡が展開された状態で、各連結棒の長さを調整することにより、それぞれの背面リブの展開角度を独立して調整できる。そこで、展開されたアンテナ反射鏡の電波反射面の電界強度を測定しつつ、各背面リブの展開角度を調節することにより、電波反射面を最適な面形状に調整できる。 According to the present invention, the multiple connecting rods for connecting the outer peripheral portion of the movable plate and the other end of the multiple back ribs are configured to be adjustable in length. In the state where is expanded, by adjusting the length of each connecting rod, the expansion angle of each back rib can be adjusted independently. Therefore, the radio wave reflection surface can be adjusted to the optimum surface shape by adjusting the deployment angle of each back rib while measuring the electric field strength of the radio wave reflection surface of the deployed antenna reflector.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る宇宙用展開型アンテナの収納状態を模式的に示す斜視図、図2はこの発明の実施の形態1に係る宇宙用展開型アンテナの収納状態を模式的に示す要部拡大斜視図、図3はこの発明の実施の形態1に係る宇宙用展開型アンテナの展開過渡状態を模式的に示す斜視図、図4はこの発明の実施の形態1に係る宇宙用展開型アンテナの展開完了状態を模式的に示す側面図、図5はこの発明の実施の形態1に係る宇宙用展開型アンテナの展開完了状態を模式的に示す斜視図、図6はこの発明の実施の形態1に係る宇宙用展開型アンテナの展開完了状態を模式的に示す要部拡大斜視図、図7はこの発明の実施の形態1に係る宇宙用展開型アンテナにおける背面リブの取付構造を説明する分解斜視図、図8はこの発明の実施の形態1に係る宇宙用展開型アンテナにおける展開機構の要部を示す断面図である。なお、図1、図3乃至図5では、連結部材が省略されている。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a storage state of a space deployable antenna according to
図1乃至図8において、展開型アンテナ1は、展開状態で回転放物面の面形状を構成する電波反射面を有するアンテナ反射鏡2と、円盤状に成形され、アンテナ反射鏡2の中心位置に配設されたセンターハブ3と、アンテナ反射鏡2の背面を支持する多数本の背面リブ4と、多数本の背面リブ4を傘状に収納、展開する展開機構5と、を備えている。
1 to 8, the
センターハブ3は、例えば、チタン、ステンレスなどの金属で円盤状に作製されている。そして、センターハブ3の外周壁面には、径方向と直交する平面を有する取付面3aが等角ピッチに形成されている。さらに、取付ねじ穴3bが取付面3aのそれぞれに形成されている。この取付面3aは、背面リブ4の本数と同数形成されており、センターハブ3の外周面は多角形状となっている。ここで、「円盤状」はこのように形成された多角形状の盤状を含むものとする。
The
展開ヒンジ8は、例えば、チタン、ステンレスなどの金属で作製され、平板状の基部9と、基部9の表面に垂直に立設された一対の支持腕10と、を有する。そして、貫通穴10aが、支持腕10の立設方向と直交するように一対の支持腕10に穿設され、例えば、チタン、ステンレスなどの金属で作製された回動軸11が貫通穴10aに圧入されて一対の支持腕10に取り付けられている。各展開ヒンジ8は、基部9の裏面を取付面3aに宛い、基部9に穿設された取付穴9aに通されたねじ(図示せず)を取付ねじ穴3bに締着して、センターハブ3に取り付けられる。ここで、各展開ヒンジ8は、一対の支持腕10間の隙間の中心が周方向に等角ピッチに配列されるようにセンターハブ3に取り付けられている。そして、各一対の支持腕10の対向面は、一対の支持腕10間の隙間の中心とセンターハブ3の軸心とを含む平面に平行な面形状に形成されている。さらに、各回動軸11は、センターハブ3の軸心と直交する平面で、センターハブ3の軸心を中心とする同一円の円周上に、回動軸11の軸方向を円の接線方向に一致させて周方向に等角ピッチで配列されている。
The
背面リブ4は、例えば、チタン、ステンレスなどの金属で断面T字状に作製されている。そして、背面リブ4のT字状の起立辺4aは、展開ヒンジ8の一対の支持腕10間の隙間とほぼ同等の厚みを有し、その端面は、展開状態のアンテナ反射鏡2の電波反射面を構成する回転放物面の半径方向の面形状と同等の曲面形状に形成されている。さらに、取付穴4c、4dが起立辺4aの基端側の先端側および根元側に穿設されている。
各背面リブ4は、起立辺4aの基端側の先端側を展開ヒンジ8の一対の支持腕10間に挿入され、回動軸11を取付穴4cに挿通されて、展開ヒンジ8に回動軸11周りに回動自在に取り付けられる。これにより、背面リブ4は、そのT字状の起立辺4aの端面をアンテナ反射鏡2側に向くようにして、センターハブ3を中心として等角ピッチで放射状に配列され、それぞれの一端(基端側)がセンターハブ3の外周部に展開ヒンジ8(回動軸11)を介して回動自在に連結されている。
The
Each
アンテナ反射鏡2は、回転放物面を放射状に分割してなる切頭扇状に形成された多数の薄膜セグメント6を有する。各薄膜セグメント6は、例えばポリエーテルエーテルケトン樹脂やポリエーテルスルホン樹脂などをマトリックスとし、炭素繊維で強化したCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)を用い、回転放物面を放射状に分割してなる切頭扇状の薄膜に成形され、該薄膜の表面にカーボン、アルミ、銅などの導電性材料を被覆して構成されている。また、薄膜セグメント6は放射状に配列された背面リブ4の隣接する各対間に2枚ずつ配設されている。この2枚の薄膜セグメント6の各対は、その切頭扇状の側辺の端面同士を近接させて、薄膜セグメント6の裏面同士を連結部材7により連結されるとともに、各切頭扇状の他の側辺の端面を背面リブ4のT字状の起立辺4aの端面に近接させて、薄膜セグメント6の裏面と背面リブ4の起立辺4aの側面とを連結部材7により連結されている。さらに、連結部材7は、径方向に所定のピッチで配設されている。
The
ここで、この薄膜セグメント6は、例えば、オートクレーブ成形などにより回転放物面の面形状に成形されており、面外剛性を有している。即ち、薄膜セグメント6は、負荷状態ではその面形状を変えつつ弾性変形し、負荷が解除されると、回転放物面の面形状に復元する。
また、薄膜セグメント6を作製するCFRPの強化繊維である炭素繊維は、互いに60°の交差角度の3つの繊維配向方向を持つように編み込まれている。この3軸タイプの炭素繊維で強化したCFRPは、繊維方向には繊維の有する強度に応じた強度を発揮するが、繊維方向に直交する方向では強度が非常に弱くなるという異方性が解消され、いずれの方向に対しても同じ剛性、弾性率が得られる。このCFRPを用いることで、薄膜セグメント6の熱膨張率をゼロに調整することができる。
Here, the
In addition, carbon fibers, which are CFRP reinforcing fibers for forming the
連結部材7は、薄膜セグメント6の材料であるCFRPを矩形平板状に成形され、その長手方向を2分割する分割ラインの領域のみがマトリックスの未含浸状態となっている。即ち、連結部材7は、CFRPで矩形平板状に成形された一対の接合部が、所定の隙間をもって、分割ラインにより連結されて構成されている。この分割ラインは炭素繊維のみで構成されているので、連結部材7は、分割ラインの部位で屈曲可能となる。
そして、連結部材7は、分割ラインを薄膜セグメント6の切頭扇状の側辺の端面同士の対向部に沿わせて、両接合部を隣接する薄膜セグメント6の裏面に接着固定されている。これにより、2枚の薄膜セグメント6は連結部材7の分割ラインを回動軸として回動自在に、即ち屈曲自在に連結されている。また、連結部材7は、分割ラインを薄膜セグメント6の切頭扇状の他の側辺の端面と背面リブ4のT字状の起立辺4aの端面との対向部に沿わせて、両接合部を薄膜セグメント6の裏面および背面リブ4のT字状の起立辺4aの側面に接着固定されている。これにより、各薄膜セグメント6は連結部材7の分割ラインを回動軸として回動自在に、即ち屈曲自在に背面リブ4に連結されている。
The connecting
The connecting
展開機構5は、センターハブ3の背面と所定距離離れて配設されたストッパ12と、センターハブ3の軸心と平行にセンターハブ3とストッパ12との間に架設されて、ストッパ12を支持するガイド軸13と、一端をセンターハブ3に回転自在に支持され、他端側をストッパ12に回転自在に支持されて、センターハブ3の軸心位置に配設された駆動軸14と、ガイド軸13に案内されてセンターハブ3の軸心方向に沿って移動可能に配設された可動盤15と、一端を背面リブ4に回動自在に連結され、他端を可動盤15に回動自在に連結されて背面リブ4と可動盤15との間に架設され、可動盤15の移動力を背面リブ4に伝達する連結棒16と、駆動軸14のストッパ12からの延出部に固着された駆動歯車17と、を備えている。なお、ストッパ12、ガイド軸13、駆動軸14、可動盤15、連結棒16および駆動歯車17は、例えばチタン、ステンレスなどの金属で作製されている。
The unfolding
ガイド軸13は、例えば、センターハブ3の軸心周りに等角ピッチで4本配設されている。そして、ガイド軸13は、ストッパ12をセンターハブ3に対して固定するとともに、センターハブ3の軸心方向の可動盤15の移動を案内する機能を有している。
駆動軸14には、雄ねじ部14aが、少なくとも、可動盤15の移動範囲に相当する軸方向の領域に形成されている。
For example, four
The
可動盤15は、円盤状に作製され、その外周壁面には、径方向と直交する平面を有する取付面15aが等角ピッチに形成されている。さらに、取付ねじ穴(図示せず)が取付面15aのそれぞれに形成されている。この取付面15aは、背面リブ4の本数と同数形成されており、可動盤15の外周面は多角形状(円盤状)となっている。さらに、雌ねじ部15bが可動盤15の軸心位置に形成され、ガイド穴15cがガイド軸13に対応する位置に穿設されている。なお、この可動盤15の外周面形状は、センターハブ3の外周面形状と相似形になっている。
この可動盤15は、ガイド穴15cにガイド軸13を挿通させ、雌ねじ部15bを駆動軸14の雄ねじ部14aに螺合させて取り付けられている。そして、可動盤15は、ガイド軸13により軸心周りの回転が規制され、駆動軸14の回転運動が直線運動に変換されて、ガイド軸13に案内されて軸心方向に移動する。この時、ガイド軸13は、センターハブ3のそれぞれの取付面3aと直交し、かつ、センターハブ3の軸心を通る平面と、可動盤15のそれぞれの取付面15aと直交し、かつ、可動盤15の軸心を通る平面とが一致するように、設置されている。
The
The
連結金具18は、詳細に図示されていないが、展開ヒンジ8と同様に構成されている。つまり、連結金具18は、例えば、チタン、ステンレスなどの金属で作製され、平板状の基部19と、基部19の表面に垂直に立設された一対の支持腕20と、を有する。そして、貫通穴(図示せず)が、支持腕20の立設方向と直交するように一対の支持腕20に穿設され、例えば、チタン、ステンレスなどの金属で作製された回動軸21が貫通穴に圧入されて一対の支持腕20に取り付けられている。各連結金具18は、基部19の裏面を取付面15aに宛い、基部19に穿設された取付穴(図示せず)に通されたねじ(図示せず)を可動盤15に締着して取り付けられる。ここで、各連結金具18は、一対の支持腕20間の隙間の中心が周方向に等角ピッチに配列されるように可動盤15に取り付けられている。そして、各一対の支持腕20の対向面は、一対の支持腕20間の隙間の中心と可動盤15の軸心とを含む平面に平行な面形状に形成されている。さらに、各回動軸21は、可動盤15の軸心と直交する平面で、可動盤15の軸心を中心とする同一円の円周上に、回動軸21の軸方向を円の接線方向に一致させて周方向に等角ピッチで配列されている。
Although not shown in detail, the connection fitting 18 is configured in the same manner as the
連結棒16は、一端に左ねじが切られたねじ棒22と、一端に右ねじが切られたねじ棒23と、両端に左ねじと右ねじが切られたスリーブ24と、を備えている。そして、連結棒16は、ねじ棒22,23がスリーブ24の両端に螺着されて組み立てられ、スリーブ24を回すことにより、長さが調整されるようになっている。この連結棒16は、ねじ棒22の他端を背面リブ4の取付穴4dに挿通されたピン25周りに回動自在に背面リブ4に取り付けられ、ねじ棒23の他端を回動軸21周りに回動自在に連結金具18に取り付けられている。
The connecting
このように構成された展開機構5は、図示しない電動機の回転トルクが駆動歯車17に伝達され、駆動軸14が回転駆動される。この駆動軸14の回転トルクが可動盤15の直線力に変換され、可動盤15がガイド軸13に案内されて、駆動軸14の軸心方向に沿って図8中上方に、或いは下方に移動する。この可動盤15の移動方向は、駆動軸14の回転方向を変えることにより、切り換えられる。
そこで、図8中、可動盤15が下方に移動すると、可動盤15の移動力が連結棒16を介して連結されている背面リブ4に伝達される。そして、可動盤15はストッパ12に当接するまで移動する。これにより、背面リブ4は、回動軸11周りに時計回りに回動し、図8中一点鎖線で示す展開位置まで展開する。
この状態で、スリーブ24を回すと、連結棒16の長さが伸縮する。この連結棒16の伸縮動作にあわせて、背面リブ4の展開角度が変動する。そこで、展開されたアンテナ反射鏡2の電波反射面の電界強度を測定しつつ、個々の背面リブ4の展開角度を調整することにより、最適な面形状を有する電波反射面を構築することができる。そして、ねじ棒22,23にナットを螺着し、スリーブ24とねじ棒22,23とを固定する。
ついで、図8中、可動盤15を上方に移動させると、可動盤15の移動力が連結棒16を介して連結されている背面リブ4に伝達される。そして、背面リブ4は、回動軸11周りに反時計回りに回動し、図8中一点鎖線で示す展開位置から実線で示す収納位置まで移動する。
さらに、背面リブ4を収納位置から展開位置まで展開すれば、各連結棒16の長さが調整済みの長さに固定されているので、展開時、最適な面形状を有する電波反射面を常に再現することができる。
In the unfolding
Therefore, in FIG. 8, when the
When the sleeve 24 is rotated in this state, the length of the connecting
Then, when the
Furthermore, if the
つぎに、このように構成された展開型アンテナ1の収納状態について説明する。
隣り合う背面リブ4間に配設されている2枚の薄膜セグメント6は、薄膜セグメント6の切頭扇状の側辺同士が連結部材7の分割ラインを回動軸として屈曲自在に連結され、さらに薄膜セグメント6の切頭扇状の他の側辺がそれぞれ背面リブ4の起立辺4aに連結部材7の分割ラインを回動軸として屈曲自在に連結されている。
そこで、展開型アンテナ1の収納状態では、図1に示されるように、背面リブ4はそれぞれ展開機構5により、センターハブ3の表面側でセンターハブ3の軸心と略平行な収納位置に移行され、T字状の底辺4b同士を接近させて略筒状に配列されている。そして、隣り合う背面リブ4間に配設されている2枚の薄膜セグメント6は、薄膜セグメント6の切頭扇状の側辺同士の連結部がセンターハブ3の軸心位置に近接する谷折り(切頭扇状の側辺同士の連結部が裏面側から見て谷状態)に折り曲げられている。これにより、アンテナ反射鏡2は、図2に示されるように、各背面リブ4の部分で山折りに、隣り合う背面リブ4間で谷折りに折り畳まれて収納されている。この時、各薄膜セグメント6は、その面形状が面外剛性に抗して弾性変形されている。即ち、各薄膜セグメント6には、回転放物面の面形状に復帰しようとする復元力が蓄圧されている。
このように、展開型アンテナ1は、アンテナ反射鏡2が谷折りと山折りとに交互に折り畳まれて収納されて、ロケットに搭載される。
Next, the retracted state of the
The two
Therefore, in the retracted state of the
Thus, the
ついで、宇宙空間での展開型アンテナ1の展開動作について説明する。
展開機構5が作動し、各背面リブ4が、同期して、センターハブ3の軸心となす角度を徐々に大きくするように展開される。この時、図3に示されるように、隣り合う背面リブ4のなす角度が徐々に大きくなり、これにより、隣り合う背面リブ4間に位置する2枚の薄膜セグメント6同士のなす角度が徐々に大きくなる。そして、図4乃至図6に示されるように、各背面リブ4の展開が完全に終了すると、隣り合う2枚の薄膜セグメント6同士のなす角度がほぼ180°となり、回転放物面の面形状に展開された電波反射面を有するアンテナ反射鏡2が構築される。
Next, a deployment operation of the
The unfolding
この実施の形態1によれば、展開機構5は、センターハブ3の裏面側に、センターハブ3の軸心方向に移動可能に配設された可動盤15と、可動盤15の外周部と多数本の背面リブ4の一端の他側とをそれぞれ連結する多数本の連結棒16と、を備え、多数本の連結棒16は、それぞれ長さが調整可能に構成されている。そこで、地上にて、展開されたアンテナ反射鏡2の電波反射面の電界強度を測定しつつ、個々の背面リブ4の展開角度を調整することにより、最適な面形状を有する電波反射面を構築することができる。これにより、宇宙で、アンテナ反射鏡2を展開した場合に、最適な面形状の電波反射面を実現することができる。
According to the first embodiment, the unfolding
この種の展開型アンテナは、ロケット搭載性により最大長さ(展開状態では、電波反射面の開口径が最大長さとなる)が制限される。しかし、この実施の形態1による展開型アンテナ1は、アンテナ反射鏡2が谷折りと山折りとを交互に、かつ、均等に折り畳まれて収納されているので、収納時の最大長さは、展開型アンテナ1の軸方向長さとなり、アンテナ反射鏡2の開口径のほぼ1/2に抑えられ、開口径8〜10mクラスの展開型アンテナまでロケットに搭載できるようにできる。
また、薄膜セグメント6が面外剛性を有しているので、背面リブ4の展開過渡状態では、各薄膜セグメント6は、蓄圧されている復元力が放勢され、自ら回転放物面の面形状に復帰するように変形し、背面リブ4の展開が完了すると、各薄膜セグメント6に負荷がかからなくなり、各薄膜セグメント6は回転放物面の面形状に完全に復元する。
This type of deployable antenna has a maximum length (the aperture diameter of the radio wave reflecting surface becomes the maximum length in the deployed state) due to the rocket mountability. However, in the
Further, since the
また、薄膜セグメント6がCFRPで作製されているので、金属メッシュを用いる従来の展開型アンテナに比べて著しい軽量化が図られる。
また、CFRPが三軸タイプの炭素繊維織物で強化されているので、薄膜セグメント6の熱膨張率をゼロに調整でき、アンテナ反射鏡2の電波反射面の面精度が高められる。
Further, since the
Moreover, since CFRP is reinforced with the triaxial type carbon fiber fabric, the coefficient of thermal expansion of the
また、連結部材7は、CFRPを矩形平板状に成形され、その長手方向を2分割する分割ラインの領域のみがマトリックスの未含浸状態となっており、分割ラインの部位で屈曲可能となっている。そして、連結部材7は、自身が変形してアンテナ反射鏡2の収納、展開動作を実現しているので、機械的な回転部を有するヒンジでの回転部におけるガタツキがなく、展開された電波反射面の面精度が高められる。つまり、機械的な回転部を有するヒンジを連結部材として適用した場合には、アンテナ反射鏡の展開時に、ヒンジの回転部におけるガタツキに起因する電波反射面の面精度が低下する問題があったが、この連結部材7を用いることにより、この電波反射面の面精度の低下が抑制される。
さらに、この連結部材7は、自身が変形するので、曲率を持つ薄膜セグメント6になじみやすく、連結部材7を用いることに起因する展開抵抗力の増加が抑制される。
In addition, the connecting
Furthermore, since the connecting
なお、上記実施の形態1では、センターハブ3および可動盤15の外周壁面に径方向と直交する平面を有する取付面3a,15aを形成するものとしているが、取付面3a,15aを形成せずにセンターハブおよび可動盤の外周壁面を円筒外周面とし、展開ヒンジの基部の裏面および連結金具の基部の裏面を、センターハブおよび可動盤の円筒外周面に対応する凹面の面形状に形成するようにしてもよい。
In the first embodiment, the mounting
また、上記実施の形態1では、回動軸11が展開ヒンジ8に取り付けられるものとして説明しているが、回動軸11は、センターハブ3の軸心と直交する平面で、センターハブ3の軸心を中心とする同一円周上に、その軸方向を当該円の接線方向に一致させて周方向に等角ピッチで配列されていればよく、例えばセンターハブ3の外周部を加工して、回動軸11をセンターハブ3に直接取り付けるようにしてもよい。
また、上記実施の形態1では、回動軸21が可動盤15に取り付けられるものとして説明しているが、回動軸21は、可動盤15の軸心と直交する平面で、可動盤15の軸心を中心とする同一円周上に、その軸方向を当該円の接線方向に一致させて周方向に等角ピッチで配列されていればよく、例えば可動盤15の外周部を加工して、回動軸21を可動盤15に直接取り付けるようにしてもよい。
In the first embodiment, the
In the first embodiment, the
また、上記実施の形態1では、連結棒16は所謂ターンバックル構造に構成されているものとして説明しているが、連結棒はその長さが調整できるように構成されていればよく、例えば内筒体が外筒体に伸縮自在に収納され、外筒体の一端外周に切られたねじ部に螺着されたナットの締着を緩めることにより内筒体の伸縮量が調整できる伸縮自在棒を用いてもよい。
また、上記実施の形態1では、可動盤15の雌ねじ部15aを駆動軸14の雄ねじ部14aに螺合させ、駆動軸14の回転トルクを可動盤15の直線移動力に変換するものとして説明しているが、可動盤15の直線移動駆動機構はこの構成に限定されるものではなく、例えば可動盤をセンターハブに対してセンターハブの軸心方向に移動可能に配設し、ばね部材をセンターハブと可動盤との間に縮設状態に配設し、ばね部材の蓄勢力を放勢させて可動盤を駆動するようにしてもよい。
また、上記実施の形態1では、説明していないが、展開機構5への熱的影響を抑えるために、多層インシュレーションなどの熱制御材を、展開機構5の全体を覆うように設置するようにしてもよい。
In the first embodiment, the connecting
In the first embodiment, the description will be made assuming that the
Although not described in the first embodiment, a thermal control material such as multilayer insulation is installed so as to cover the
また、上記実施の形態1では、薄膜セグメント6を作製するCFRPのマトリックスとして、ポリエーテルエーテルケトン樹脂やポリエーテルスルホン樹脂などの熱可塑性樹脂を用いるものとしているが、マトリックスはエポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂を用いてもよい。
また、上記実施の形態1では、薄膜セグメント6がCFRPで作製されているものとしているが、薄膜セグメント6の材料はCFRPに限定されるものではなく、面外剛性を有していればよく、例えばアラミド樹脂で強化したAFRP(Aramid Fiber Reinforced Plastic)や炭素繊維とアラミド繊維などのハイブリッド繊維で強化したHFRP(Hybrid Fiber Reinforced Plastic)などの繊維強化プラスチックでもよい。
In the first embodiment, a thermoplastic resin such as polyetheretherketone resin or polyethersulfone resin is used as the CFRP matrix for producing the
In the first embodiment, the
また、上記実施の形態1では、CFRPを矩形平板状に成形され、その長手方向を2分割する分割ラインの領域のみがマトリックスの未含浸状態となっている連結部材7を用いるものとして説明しているが、連結部材は自身が変形(屈曲)してアンテナ反射鏡2を収納、展開できるものであればよく、例えば、破断歪みが大きいAFRPを薄板状に成形したもの、芳香族ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルム、金メッキが施されたモリブデンワイヤを編み込んだ金属メッシュ、CFRPで作製されたCスプリングなどを用いることができる。
Further, in the first embodiment, it is assumed that the CFRP is formed in a rectangular flat plate shape, and the connecting
実施の形態2.
図9はこの発明の実施の形態2に係る宇宙用展開型アンテナにおける展開ヒンジの構成を説明する図であり、図9の(a)は正面図、図9の(b)は側面図を示している。
図9において、展開ヒンジ8Aは、取付穴としての長穴9bが基部9に穿設されている点を除いて、上記実施の形態1における展開ヒンジ8と同様に構成されている。この長穴9bは、展開ヒンジ8Aをセンターハブ3に取り付けた際に、穴の長手方向がセンターハブ3の軸心方向と平行になるように形成されている。
9A and 9B are diagrams for explaining the configuration of the deployment hinge in the space deployable antenna according to the second embodiment of the present invention. FIG. 9A is a front view, and FIG. 9B is a side view. ing.
In FIG. 9, the
この展開ヒンジ8Aは、基部9の裏面を取付面3aに宛い、基部9に穿設された長穴9bに通されたねじを取付ねじ穴3bに締着して、センターハブ3に取り付けられる。そこで、アンテナ反射鏡が展開された後、ねじの締着を緩めることで、展開ヒンジ8Aをセンターハブ3の軸心に沿って移動できる。即ち、センターハブ3の軸心方向における回動軸11の位置が調整可能となっている。
従って、この実施の形態2によれば、連結棒16の長さに加え、回動軸11の軸心方向の位置が調整できるようになっているので、電波反射面の面形状の調整の自由度が増え、電波反射面の面形状の調整精度を高めることができる。
The deploying hinge 8A is attached to the
Therefore, according to the second embodiment, in addition to the length of the connecting
実施の形態3.
この実施の形態3では、連結棒16の両ねじ棒22,23と背面リブ4および可動盤15とをユニバーサルジョイントにより連結するようにしている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
In the third embodiment, the
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
この実施の形態3によれば、連結棒16の両ねじ棒22,23と背面リブ4および可動盤15との連結部がユニバーサルジョイントで構成されているので、可動盤15と連結棒16との連結部の中心と可動盤15の軸心とを含む平面が、センターハブ3と背面リブ4との連結部の中心とセンターハブ3の軸心とを含む平面に対して、周方向にずれていても、可動盤15の移動力が連結棒16を介して背面リブ4に伝達され、背面リブ4の収納、展開動作が確実に行われる。そこで、展開機構の組立が容易となる。
According to the third embodiment, since the connecting portion between the
なお、上記各実施の形態では、アンテナ反射鏡を多数枚の薄膜セグメントで構成するものとしているが、この発明は、金属メッシュで構成されたアンテナ反射鏡を備えた展開型アンテナに適用しても、同様の効果を奏するものである。 In each of the above embodiments, the antenna reflector is configured by a plurality of thin film segments. However, the present invention may be applied to a deployable antenna provided with an antenna reflector configured by a metal mesh. , Have the same effect.
1 展開型アンテナ、2 アンテナ反射鏡、3 センターハブ、4 背面リブ、5 展開機構、8 展開ヒンジ、9b 長穴、11 回動軸、12 ガイド軸、15 可動盤、16 連結棒。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
それぞれの軸方向を上記センターハブの軸心と直交する平面上の該軸心を中心とする同一円の接線方向に一致させて、該センターハブの外周部に等角ピッチに配設された多数本の回動軸と、
一端の一側を上記回動軸回りに回動自在に上記センターハブに取り付けられて該センターハブの周方向に所定ピッチで配列され、該センターハブの表面側で該センターハブの軸心を筒状に囲繞する収納位置と放射状に開かれた展開位置とをとる多数本の背面リブと、
上記多数本の背面リブの上記センターハブに対する回動動作に連動して収納、展開するように該多数本の背面リブに支持され、展開状態で回転放物面の面形状を有する電波反射面を構成するアンテナ反射鏡と、
上記多数本の背面リブを上記収納位置から上記展開位置に展開させる展開機構と、を備え、
上記展開機構は、上記センターハブの裏面側に、該センターハブの軸心方向に移動可能に配設された可動盤と、上記可動盤の外周部と上記多数本の背面リブの一端の他側とをそれぞれ連結する多数本の連結棒と、を備え、
上記多数本の連結棒は、それぞれ長さが調整可能に構成されていることを特徴とする宇宙用展開型アンテナ。 A disc-shaped center hub,
A large number of them arranged at equiangular pitches on the outer peripheral portion of the center hub such that the respective axial directions coincide with the tangential direction of the same circle centering on the axial center on a plane orthogonal to the axial center of the center hub. A pivot axis of the book,
One end of the center hub is attached to the center hub so as to be rotatable about the rotation shaft, and is arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction of the center hub. A large number of back ribs taking a storage position that surrounds and a deployment position that is opened radially,
A radio wave reflecting surface that is supported by the plurality of back ribs so as to be housed and deployed in conjunction with the rotational movement of the plurality of back ribs with respect to the center hub, and has a paraboloidal surface shape in the deployed state. An antenna reflector to be configured; and
A deployment mechanism that deploys the plurality of back ribs from the storage position to the deployment position;
The unfolding mechanism includes a movable plate disposed on the back side of the center hub so as to be movable in the axial direction of the center hub, an outer peripheral portion of the movable plate, and the other side of one end of the multiple back ribs. A plurality of connecting rods for connecting the
The deployable antenna for space use, wherein the length of each of the plurality of connecting rods is adjustable.
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