JP2006229750A - Unfolding 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、特に宇宙で展開する際に確実にかつ簡易に展開できるアンテナ反射鏡の構造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 more particularly to a structure of an antenna reflector that can be reliably and easily deployed when deployed in space.
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、剛性を有していない金属メッシュでアンテナ鏡面(電波反射鏡)を構成していることから、下記の不具合があった。
第1に、高い面精度が得られるようにアンテナ鏡面を展開できるように張力構造およびメッシュ展開抵抗力などに関する設計が必要となる。
第2に、展開時、金属メッシュおよびケーブルが絡んで展開できなくなるという不具合を解消するために、収納ケーブルを離散的にケーブルに離散的に取り付け、収納ケーブルリリース機構により、これらの収納ケーブルを展開時に順次開放する、という極めて複雑な絡み防止機構が必要となる。
第3に、アンテナ鏡面の組立、調整に多大な時間およびコストがかかってしまう。
The conventional space deployable antenna has the following problems because the antenna mirror surface (radio wave reflecting mirror) is formed of a metal mesh having no rigidity.
First, it is necessary to design the tension structure and the mesh deployment resistance so that the antenna mirror surface can be developed so as to obtain high surface accuracy.
Secondly, in order to solve the problem that the metal mesh and the cable become untangled during deployment, the storage cable is discretely attached to the cable, and the storage cable is released by the storage cable release mechanism. Sometimes an extremely complex entanglement prevention mechanism is required that opens sequentially.
Thirdly, much time and cost are required for assembling and adjusting the antenna mirror surface.
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、それぞれ回転放物面を放射状に分割した面形状を保持しようとする面外剛性を有し、電波反射面として機能する多数枚の薄膜セグメントによりアンテナ鏡面を構成するようにし、張力構造、メッシュ展開抵抗力および絡み防止などの設計を不要にできるとともに、アンテナ鏡面の組立、調整を簡易に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 in order to solve the above problems, and has a plurality of thin films each having an out-of-plane rigidity for maintaining a surface shape obtained by radially dividing a paraboloid of revolution and functioning as a radio wave reflecting surface. The purpose is to obtain a deployable antenna for space that can configure the antenna mirror surface with segments and eliminate the need for design such as tension structure, mesh deployment resistance and entanglement prevention, and easy assembly and adjustment of the antenna mirror surface. To do.
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、それぞれ一端を上記センターハブに回動自在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、該センターハブの軸心を筒状に囲繞する収納位置と該センターハブから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、を備えている。そして、上記アンテナ反射鏡は、上記回転放物面の面形状を放射状に分割して得られる切頭扇状に成形され、かつ、無負荷状態で該回転放物面の面形状に復元する面外剛性を有する多数枚の薄膜セグメントを有し、該薄膜セグメントが周方向に隣接する上記背面リブの対間にそれぞれ2枚ずつ配設され、該2枚の薄膜セグメントの切頭扇状の側辺同士を対向させて径方向の複数箇所で該側辺同士の対向部に沿った回動軸回りに回動自在に連結され、かつ、該2枚の薄膜セグメントの切頭扇状の他の側辺を径方向の複数箇所で上記背面リブに該他の側辺に沿った回動軸回りに回動自在に連結されて構成されている。さらに、上記アンテナ反射鏡は、上記背面リブに対応する位置で山折りに、かつ、周方向に隣接する上記背面リブの対間の2枚の上記薄膜セグメントの切頭扇状の側辺同士の対向部で谷折りに折り畳まれて収納されている。 The space deployable antenna according to the present invention has a disk-shaped center hub, and one end of each of which is rotatably attached to the center hub and arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction of the center hub. A plurality of back ribs that take a storage position that surrounds the tube in a cylindrical shape and a deployment position that is opened radially from the center hub; An antenna reflector that is supported by the multiple back ribs so as to expand and constitutes a radio wave reflecting surface having a surface shape of a paraboloid of rotation in the expanded state. The antenna reflector is formed into a truncated fan shape obtained by radially dividing the surface shape of the rotating paraboloid, and is restored to the surface shape of the rotating paraboloid in an unloaded state. A plurality of thin film segments having rigidity, each of which is disposed between the pair of back ribs adjacent to each other in the circumferential direction; And the other side edges of the two thin film segments are connected to each other at a plurality of locations in the radial direction so as to be rotatable about a rotation axis along the opposing portion of the side edges. A plurality of radial positions are connected to the back rib so as to be rotatable about a rotation axis along the other side. Further, the antenna reflecting mirror is mountain-folded at a position corresponding to the back rib, and is opposed to the fringe-shaped side edges of the two thin film segments between a pair of the back ribs adjacent in the circumferential direction. It is folded and stored in a valley fold.
この発明によれば、アンテナ反射鏡が、回転放物面の面形状を放射状に分割して得られる切頭扇状に成形され、かつ、無負荷状態で該回転放物面の面形状に復元する面外剛性を有する多数枚の薄膜セグメントを、切頭扇状の側辺同士を連結して構成されている。そこで、背面リブを放射状に展開した際に、各薄膜セグメントはその面外剛性により自ら回転放物面の面形状に復元するので、金属メッシュによりアンテナ鏡面を構成する場合に必要であった張力構造およびメッシュ展開抵抗力などに関する設計が不要となる。さらに、金属メッシュによりアンテナ鏡面を構成する場合に必要であったケーブルやケーブルリリース機構が不要となる。これにより、アンテナ鏡面の組立および調整が簡易となると共に、低コスト化が図られる。 According to the present invention, the antenna reflector is formed into a truncated fan shape obtained by radially dividing the surface shape of the rotating paraboloid, and is restored to the surface shape of the rotating paraboloid in an unloaded state. A large number of thin-film segments having out-of-plane rigidity are configured by connecting truncated fan-shaped sides. Therefore, when the back ribs are deployed radially, each thin film segment restores itself to the paraboloidal surface shape due to its out-of-plane rigidity, so the tension structure required when configuring the antenna mirror surface with a metal mesh In addition, it is not necessary to design the mesh deployment resistance. Furthermore, a cable and a cable release mechanism that are necessary when the antenna mirror surface is formed of a metal mesh are not required. Thereby, the assembly and adjustment of the antenna mirror surface can be simplified and the cost can be reduced.
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のアンテナ反射鏡を構成する薄膜セグメントの材料である繊維強化プラスチックにおける強化繊維の配向方向を説明する平面図、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適用される連結部材の構成を示す斜視図である。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6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 6, the
背面リブ4は、例えばチタン、ステンレスなどを用いて断面T字状に成形され、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、それぞれの一端がセンターハブ3の外周部に展開ヒンジ(図示せず)を介して回動自在に連結されている。そして、背面リブ4のT字状の起立辺4a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。
The
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ように成形されている。
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8は、図7に示されるように、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
Further, as shown in FIG. 7, 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7a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、図8に示されるように、CFRPで矩形平板状に成形された一対の接合部7bが、所定の隙間をもって、分割ライン7aにより連結されて構成されている。この分割ライン7a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7a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7a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7b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7a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7a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7b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7a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
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7a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7a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の軸心と略平行な収納位置に移行され、T字状の底辺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。
各背面リブ4が、展開機構5により、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
Each
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する。さらに、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。従って、アンテナ鏡面をメッシュで構成していた従来の展開型アンテナにおける張力構造およびメッシュ展開抵抗力などに関する設計が不要となる。また、従来の展開型アンテナにおける極めて複雑な金属メッシュおよびケーブルの絡み防止機構が不要となる。さらに、アンテナ反射鏡2の組立、調整が簡易となり、従来の展開型アンテナに比べて、アンテナの製作時間、コストを大幅に低減することができる。
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7a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7a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。
The connecting
Furthermore, since the connecting
なお、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3軸タイプの炭素繊維で強化したCFRPを用いるものとしているが、互いに直交する2つの繊維配向方向を持つように編み込まれた2軸タイプの炭素繊維で強化したCFRPの膜を、繊維配向方向が直交するように積層して薄膜セグメントを作製してもよい。この場合においても、3軸タイプの炭素繊維で強化したCFRPと同様に、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。
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 a polyether ether ketone resin or a polyether sulfone resin is used as the CFRP matrix for producing the
In the first embodiment, 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7a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。ここで、連結部材として芳香族ポリイミドフィルムを用いれば、アンテナ反射鏡2の展開耐久性が向上される。また、連結部材としてCスプリングを用いれば、アンテナ反射鏡2の電波反射面全体の剛性が向上される。
また、上記実施の形態1では、背面リブ4がチタン、ステンレスなどの金属材料で作製されているものとしているが、背面リブは薄板状のCFRPのプリプレグを多数枚積層一体化して構成するようにしてもよい。この場合、展開型アンテナの軽量化が図られる。
In the first embodiment, the description will be made on the assumption that the CFRP is formed in a rectangular flat plate shape, and the connecting
In the first embodiment, the
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の収納状態を模式的に示す要部斜視図である。
図9において、展開型アンテナ1Aは、背面リブ4間の2枚の薄膜セグメント6がそれぞれ谷折りに折り畳まれた後、渦巻き状に巻かれて収納されている。
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。
FIG. 9 is a perspective view schematically showing a main part of a storage state of the space deployable antenna according to the second embodiment of the present invention.
In FIG. 9, the
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
この展開型アンテナ1Aは、背面リブ4間の2枚の薄膜セグメント6がそれぞれ谷折りに折り畳まれ、さらに渦巻き状に巻かれて収納されているので、展開型アンテナ1Aの収納状態の半径方向外形寸法を縮小でき、ロケットへの搭載性がさらに向上する。
In this
実施の形態3.
図10はこの発明の実施の形態3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11はこの発明の実施の形態3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である。
図10および図11において、薄膜セグメント6Aは、切頭扇形の側辺の長さ方向の略中央部と外周辺の周方向の略中央部とを結ぶ線分で分割された略三角形の副セグメント6bと残部である主セグメント6aとを備えている。そして、薄膜セグメント6Aは、主セグメント6aと副セグメント6bとの分割端面を近接させて、分割端面同士の対向部に分割ライン7aを沿わせた連結部材7の両接合部7bを、主セグメント6aと副セグメント6bとの裏面に接着して、全体として切頭扇形に構成されている。この薄膜セグメント6Aは、薄膜セグメント6と同様に、回転放物面を放射状に分割した切頭扇状に成形され、面外剛性を有している。
2枚の薄膜セグメント6Aは、副セグメント6bを相対するように背面リブ4間に配設され、切頭扇状の側辺の端面同士の対向部に分割ライン7aを沿わせた連結部材7の第1および第2接合部7bを、隣接する薄膜セグメント6Aの裏面に接着して、連結されている。この時、2枚の薄膜セグメント6Aの副セグメント6b同士が相対して連結部材7により連結されている。
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。
Embodiment 3 FIG.
10 is an enlarged perspective view of a main part schematically showing a storage state of the space deployable antenna according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a deployment of the space deployable antenna according to the third embodiment of the present invention. It is a principal part expansion perspective view which shows a completion state typically.
10 and 11, the
The two
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
このように構成された展開型アンテナ1Bは、図10に示されるように、隣り合う背面リブ4間の2枚の薄膜セグメント6Aは、主セグメント6a同士の連結部および主セグメント6aと副セグメント6bとの連結部でそれぞれ谷折りに、副セグメント6b同士の連結部で山折りに折り曲げられて収納されている。
また、展開型アンテナ1Bは、背面リブ4を展開させると、各背面リブ4に連結されている両主セグメント6aは、背面リブ4に対して連結部材7の分割ライン7aを回動軸として回動し、両主セグメント6aのなす角度がほぼ180°となるように展開される。また、隣り合う背面リブ4間に配設されている両主セグメント6aは、両主セグメント6aを連結している連結部材7の分割ライン7aを回動軸として回動し、両主セグメント6aのなす角度がほぼ180°となるように展開される。また、隣り合う主セグメント6aと副セグメント6bとは、主セグメント6aおよび副セグメント6bを連結している連結部材7の分割ライン7aを回動軸として回動し、主セグメント6aと副セグメント6bのなす角度がほぼ180°となるように展開される。さらに、隣り合う両副セグメント6bは、両副セグメント6bを連結している連結部材7の分割ライン7aを回動軸として回動し、両副セグメント6bのなす角度がほぼ180°となるように展開される。そして、各主セグメント6a及び副セグメント6bは、その面外剛性により、それぞれ回転放物面の面形状に復元する。これにより、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2Aが構築される。
As shown in FIG. 10, the
Further, when the
このように、この実施の形態3によれば、アンテナ反射鏡2Aが谷折りと山折りとに交互に、かつ、均等に折り畳まれ、さらに谷折りの外周側の部位が山折りに折り返されて収納されているので、周方向長さの長い薄膜セグメント6Aの切頭扇形の外周辺がほぼ2分割に折り返されている。そこで、展開型アンテナ1Bを収納状態としたときに、背面リブ4の先端からセンターハブ3の軸心方向への薄膜セグメント6Aの延出量が半減し、収納状態の半径方向外形寸法が縮小され、ロケットへの搭載性がさらに向上する。
As described above, according to the third embodiment, the antenna reflector 2A is alternately and evenly folded into the valley fold and the mountain fold, and further, the outer peripheral portion of the valley fold is folded back into the mountain fold. Since it is housed, the outer periphery of the truncated fan shape of the
実施の形態4.
この実施の形態4では、金メッキが施されたモリブデンの細線を編み込んで作製された長尺の金属メッシュが、隣接する薄膜セグメント6の切頭扇状の側辺間の隙間を、切頭扇状の側辺の全長にわたって塞ぐように、隣接する薄膜セグメント6の表面側に接着されている。
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 fourth embodiment, a long metal mesh produced by braiding gold-plated molybdenum fine wires opens a gap between the truncated fan-shaped side edges of adjacent
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
この実施の形態4によれば、薄膜セグメント6間の隙間が金属メッシュで塞がれているので、回転放物面の全体を電波反射面とするアンテナ反射鏡を構築することができる。
According to the fourth embodiment, since the gap between the
1,1A,1B 展開型アンテナ、2,2A アンテナ反射鏡、3 センターハブ、4 背面リブ、6,6A 薄膜セグメント、6a 主セグメント、6b 副セグメント、7 連結部材、7a 分割ライン、7b 接合部(第1および第2の接合部)、8 炭素繊維。 1,1A, 1B Deployable antenna, 2,2A antenna reflector, 3 center hub, 4 back rib, 6,6A thin film segment, 6a main segment, 6b subsegment, 7 connecting member, 7a dividing line, 7b joint ( First and second joints), 8 carbon fibers.
Claims (8)
それぞれ一端を上記センターハブに回動自在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、該センターハブの軸心を筒状に囲繞する収納位置と該センターハブから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、を備え、
上記アンテナ反射鏡は、上記回転放物面の面形状を放射状に分割して得られる切頭扇状に成形され、かつ、無負荷状態で該回転放物面の面形状に復元する面外剛性を有する多数枚の薄膜セグメントを有し、該薄膜セグメントが周方向に隣接する上記背面リブの対間にそれぞれ2枚ずつ配設され、該2枚の薄膜セグメントの切頭扇状の側辺同士を対向させて径方向の複数箇所で該側辺同士の対向部に沿った回動軸回りに回動自在に連結され、かつ、該2枚の薄膜セグメントの切頭扇状の他の側辺を径方向の複数箇所で上記背面リブに該他の側辺に沿った回動軸回りに回動自在に連結されて構成されており、
上記アンテナ反射鏡は、上記背面リブに対応する位置で山折りに、かつ、周方向に隣接する上記背面リブの対間の2枚の上記薄膜セグメントの切頭扇状の側辺同士の対向部で谷折りに折り畳まれて収納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,
One end of each center hub is rotatably attached to the center hub and arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction of the center hub. The storage position surrounds the center of the center hub in a cylindrical shape, and is opened radially from the center hub. A large number of back ribs that take the open position,
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. Comprising an antenna reflector to constitute,
The antenna reflector is formed into a truncated fan shape obtained by radially dividing the surface shape of the rotating paraboloid, and has an out-of-plane rigidity that restores the surface shape of the rotating paraboloid in an unloaded state. A plurality of thin film segments, and two thin film segments are disposed between the pair of circumferentially adjacent back ribs, and the two thin film segments face each other in the shape of a truncated fan. Let the other side edges of the two thin film segments be connected in a radial direction so as to be pivotally connected around a rotation axis along the opposing portions of the side edges at a plurality of radial positions. Are configured to be pivotally connected to the back rib at a plurality of locations around a rotation axis along the other side,
The antenna reflector is mountain-folded at a position corresponding to the back rib, and at a facing portion between the truncated fan-shaped sides of the two thin film segments between a pair of the back ribs adjacent in the circumferential direction. An expandable antenna for space use, which is folded and stored in a valley fold.
隣り合う上記背面リブの対間に配設された2枚の上記薄膜セグメントは、上記副セグメント同士を対向させて配置され、上記副セグメント同士および上記主セグメント同士を対向させて径方向の複数箇所で対向部に沿った回動軸回りに回動自在に連結されており、
収納状態の上記アンテナ反射鏡は、周方向に隣接する上記背面リブの対間の2枚の上記薄膜セグメントの上記主セグメント同士の対向部で谷折りに、かつ、上記副セグメント同士の対向部で山折りに、さらに上記各薄膜セグメントの上記主セグメントと上記副セグメントとの対向部で谷折りに折り畳まれていることを特徴とする請求項1記載の宇宙用展開型アンテナ。 The thin film segment is divided into a substantially triangular sub-segment including a predetermined region on the outer periphery, a predetermined region on the side, and a remaining main segment from the intersection of the fringe-shaped outer periphery and the side. And the main segment are configured such that the divided surfaces face each other and are pivotally connected around a rotation axis along a facing portion of the divided surfaces at a plurality of locations.
The two thin film segments disposed between the pair of adjacent back ribs are arranged so that the sub-segments are opposed to each other, and the sub-segments and the main segments are opposed to each other in a plurality of radial directions. It is connected so that it can freely rotate around the rotation axis along the facing part.
The antenna reflector in the stored state is valley-folded at the opposed portions of the main segments of the two thin film segments between the pair of back ribs adjacent in the circumferential direction, and at the opposed portions of the sub-segments. 2. The space deployable antenna according to claim 1, wherein the space-foldable antenna is folded in a mountain fold and further in a valley fold at an opposing portion of the main segment and the sub-segment of each thin film segment.
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