JP2009208605A - Satellite instrument mounting structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、人工衛星の構体に対して衛星機器を搭載する衛星機器搭載構造に関するものである。より詳しくは、衛星の姿勢制御を行うリアクションホイールの搭載に適した衛星機器搭載構造に関するものである。 The present invention relates to a satellite device mounting structure in which a satellite device is mounted on a structure of an artificial satellite. More specifically, the present invention relates to a satellite device mounting structure suitable for mounting a reaction wheel for controlling the attitude of a satellite.
衛星に搭載する光学観測機器や高指向性アンテナなどの搭載機器には、軌道上において高い指向精度が要求されている。軌道上では、太陽電池パネルなどの指向方向を制御するために、常に、衛星全体の姿勢制御が行われている。姿勢制御を行うことで微小な振動が生ずるが、この微小振動は衛星構体を介して、高い指向精度が要求されるこれらの衛星搭載機器に伝達される。
人工衛星の姿勢制御は、例えばリアクションホイールにより制御される。しかしながらこのリアクションホイールはモータの回転により微小擾乱を発生し、微小振動が搭載機器に伝達されて衛星搭載機器の指向精度劣化の原因となっている。
従来、軌道上での人工衛星構体等で発生する振動等のダイナミックな外乱を吸収するための支持マウントの技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
High orientation accuracy is required in orbit for onboard equipment such as optical observation equipment and highly directional antennas onboard satellites. In the orbit, the attitude control of the entire satellite is always performed in order to control the directivity direction of the solar battery panel and the like. Although minute vibrations are generated by performing attitude control, these minute vibrations are transmitted to these satellite-borne devices that require high pointing accuracy via the satellite structure.
The attitude control of the artificial satellite is controlled by, for example, a reaction wheel. However, this reaction wheel generates minute disturbances due to the rotation of the motor, and minute vibrations are transmitted to the onboard equipment, causing deterioration of the pointing accuracy of the onboard equipment.
2. Description of the Related Art Conventionally, a support mount technique for absorbing dynamic disturbances such as vibration generated in an orbiting satellite structure or the like has been disclosed (for example, see Patent Document 1).
リアクションホイールで発生する振動を抑制するため、機器搭載構造の剛性を補強し、また、構造外乱を抑制する構造外乱抑制装置を設けるなどの対策が考えられる。しかしながら、このような対策の場合、剛性補強に必要な構造部材および構造外乱抑制装置の追加が必要となり、衛星全体の質量及びコストが増加するという課題があった。 In order to suppress vibration generated in the reaction wheel, measures such as reinforcing the rigidity of the device mounting structure and providing a structural disturbance suppressing device that suppresses structural disturbance can be considered. However, in the case of such a countermeasure, it is necessary to add a structural member and a structural disturbance suppressing device necessary for rigidity reinforcement, and there is a problem that the mass and cost of the entire satellite increase.
本発明は係る課題を解決するためになされたもので、剛性補強に必要な構造部材および構造外乱抑制装置等を追加することなく、人工衛星の構造外乱を抑制可能な衛星機器搭載構造を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and to obtain a satellite device mounting structure capable of suppressing the structural disturbance of an artificial satellite without adding a structural member and a structural disturbance suppressing device, etc. necessary for rigidity reinforcement. With the goal.
この発明の衛星機器搭載構造は、人工衛星が備える衛星機器搭載パネルに衛星機器を搭載する衛星機器搭載構造であって、切欠きが形成された衛星機器搭載パネルと、前記衛星機器搭載パネルに固定されるとともに前記衛星機器の一部が前記切欠きに挿入されるように前記衛星機器を保持する保持部材とを備えるようにした。 The satellite device mounting structure of the present invention is a satellite device mounting structure in which a satellite device is mounted on a satellite device mounting panel included in an artificial satellite, and the satellite device mounting panel in which a notch is formed, and the satellite device mounting panel is fixed to the satellite device mounting panel. And a holding member for holding the satellite device so that a part of the satellite device is inserted into the notch.
この発明による衛星機器搭載構造によれば、剛性補強に必要な構造部材および構造外乱抑制装置等を追加することなく、人工衛星の構造外乱を抑制することができる。 According to the satellite device mounting structure of the present invention, the structural disturbance of the artificial satellite can be suppressed without adding a structural member, a structural disturbance suppressing device, and the like necessary for rigidity reinforcement.
実施の形態1.
図6は、従来の人工衛星の姿勢制御装置におけるアクチュエータとなるホイール構成の一例を示す図である。図6において、111はモーメンタムホイール、112〜114はリアクションホイールである。モーメンタムホイール111の働きは、人工衛星にx軸方向の角運動量をもたせることであり、この角運動量により人工衛星の姿勢をある程度受動的に保つことができる。リアクションホイール112は、その回転軸がxy面内にあってx軸からθ1だけ傾けて保持される。リアクションホイール112は、その回転軸がx軸に対してθ1、y軸に対してθ2傾けて保持される。また、リアクションホイール114は、その回転軸がx軸に対してθ1、y軸に対してθ3傾けて保持される。これら3つのリアクションホイール112〜114とモーメンタムホイール111の4 つのホイールで冗長系を構成して人工衛星の姿勢制御を行っている。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a wheel configuration serving as an actuator in a conventional attitude control device for an artificial satellite. In FIG. 6,
図5は、リアクションホイール112を機器搭載パネル120に搭載した衛星機器搭載構造の一例である。図5(a)はリアクションホイール112を斜め後方から見た後方斜視図、図5(b)はリアクションホイール112を後方から見た後方図である。リアクションホイール112は、機器搭載パネル120の上面に対して所定の角度傾けて保持する必要がある。このため、従来、傾斜部を有する支持台121を用い、支持台121の傾斜部にリアクションホイール112を固定し、支持台121の底面を機器搭載パネル120の上面に固定するようにしていた。しかしながらこの場合、リアクションホイール112の重心位置は機器搭載パネル120の面位置に対して距離(オフセット距離)をもった高い位置にくるため、衛星の姿勢制御時、すなわちリアクションホイールのモータが回転したときには、より大きな振動が搭載機器に伝達されることとなる。この振動を抑制するため衛星機器搭載構造の剛性を補強すると、衛星全体の質量及びコストが増加してしまう。
FIG. 5 is an example of a satellite device mounting structure in which the
次に、図を参照しながら、本実施の形態に係る衛星機器搭載構造を説明する。図1〜3は、この発明の実施の形態1に係る衛星機器搭載構造を示す図である。図1は本実施の形態の衛星機器搭載構造における搭載時のリアクションホイール3を斜め後方から見た後方斜視図、図2は搭載時のリアクションホイール3を横方向から見た横断面図、図3は搭載時のリアクションホイール3を後方向から見た後方図である。なお、リアクションホイールは衛星機器の一例である。
Next, the satellite equipment mounting structure according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. 1-3 is a figure which shows the satellite equipment mounting structure based on
図1〜3において、リアクションホイール2を搭載する機器搭載パネル1は切欠き部3を備えている。切欠き部3は、図2に示すように、機器搭載パネル1の上下を貫通するように設けられた穴であるが、あるいは、機器搭載パネル1の上面に設けられた窪みであってもよい。また、切欠き部3は、機器搭載パネル1の上下を、後で述べる機器インターフェース金具4の傾斜に合わせて、斜めに貫通するように設けてもよい。
機器インターフェース金具4は機器搭載パネル1を上下方向から挟む構造を備えており、接着剤により、あるいはネジ止めにより機器搭載パネル1を上下方向から挟むように固定される。機器インターフェース金具4は、機器搭載パネル1の上面に対して傾斜した傾斜部を備える。この傾斜部の傾斜角は、リアクションホイールの使用条件等に基づき設定される。なお、この機器インターフェース金具は保持部材の一例である。
リアクションホイール2はこの機器搭載パネル1に設けられた切欠き部3に挿入され、リアクションホイール2の背面を機器インターフェース金具4の傾斜部に合わせてネジ固定される。
1-3, the
The
The
図2にリアクションホイール2の重心位置5を示す。機器搭載パネル1に切欠き部3を設け、リアクションホイール2の一部をこの切欠き部3に挿入するようにして傾斜状態で保持するようにした。これにより、リアクションホイール2の重心位置5は図5で示した従来構造に比べ、機器搭載パネル1の面に近い位置とすることができる。図2において示したオフセット距離6(機器搭載パネル1の面とリアクションホイール2の重心位置5との高さ方向の距離)を短くすることができる。このように本実施の形態では、リアクションホイールの高さ方向の重心位置を、従来より機器搭載パネル面に近づけることができる。
FIG. 2 shows the center of
図4は、機器搭載パネル1に3個のリアクションホイール2(2a、2b、2c)を搭載した搭載例である。3個のリアクションホイール2は各々機器インターフェース金具4に保持され、機器搭載パネル1に設けられた切欠き部3に挿入されて、各々異なる角度で機器搭載パネル1に搭載される。衛星はリアクションホイールにより姿勢制御を行う。
FIG. 4 shows a mounting example in which three reaction wheels 2 (2a, 2b, 2c) are mounted on the
このように実施の形態1では、機器搭載パネル1に切欠き部3を設け、傾斜角をもって搭載されるリアクションホイール2をこの切欠き部3に挿入する構造にしたことで、リアクションホイールの重心位置を機器搭載パネル1に近づけることができる。これにより衛星の姿勢制御を行う際、リアクションホイールのモータを回転することにより生ずる振動を小さくして、例えば画像取得装置などの衛星搭載機器への影響を抑えることができる。
As described above, in the first embodiment, the
実施の形態2.
次に実施の形態2について説明する。実施の形態1では、機器搭載パネル1に設けた切欠き部3にリアクションホイールを挿入することによりリアクションホイールの重心位置を機器搭載パネル1に近づけて振動自体を小さくするようにしたが、これによっても振動をゼロとすることはできない。実施の形態2では、この振動(構造共振)の周波数を移動させ、例えばこの構造共振の周波数を構造外乱励起発生され易い周波数帯から離れた周波数帯域に積極的に移動させることにより、画像取得装置などの衛星搭載機器への影響を抑えるようにする。
Next, a second embodiment will be described. In
本実施の形態ではリアクションホイール2を機器インターフェース金具4へ搭載する搭載位置を調整する。具体的には、機器搭載パネル1に対するリアクションホイール2の高さ位置を調整することで、機器搭載パネル1の位置に対するリアクションホイールの重心位置を変更する。これにより、リアクションホイール動作時に生じる振動(構造共振)の周波数を、画像取得装置などの衛星搭載機器に影響がある周波数範囲外に移動させることができる。振動(構造共振)自体をゼロとすることはできないが衛星搭載機器への影響を抑えることができる。
In the present embodiment, the mounting position at which the
実施の形態3.
次に、実施の形態3について図3を用いて説明する。本実施の形態では、機器インターフェース金具4の傾斜部に、リアクションホイールをネジ固定するための複数の固定用穴7を設ける。
リアクションホイール2を搭載する際は複数個の穴の中で所望の固定穴7を選択し、選択した固定穴7を使用して、リアクションホイール2を機器インターフェース金具4の傾斜部に搭載する。
Next,
When mounting the
これにより、簡易な操作により、機器搭載パネル1の位置に対するリアクションホイールの重心位置を調整することが可能となる。リアクションホイールの重心位置の調整が簡易な操作でできることから、リアクションホイール動作時に生じる振動(構造共振)の影響を試験段階で取得し、その結果に基づき構造共振周波数を画像取得装置などの衛星搭載機器に影響がある周波数範囲外とするような調整が、容易にできるようになる。
Thereby, it becomes possible to adjust the gravity center position of the reaction wheel with respect to the position of the
1 機器搭載パネル、2 リアクションホイール、3 切欠き部、4 機器インターフェース金具、5 リアクションホイール2の重心位置、6 オフセット距離、7 固定用穴、112 リアクションホイール、120 機器搭載パネル、121 支持台
1 equipment mounting panel, 2 reaction wheel, 3 notch, 4 equipment interface bracket, 5 center of gravity of
Claims (3)
切欠きが形成された衛星機器搭載パネルと、
前記衛星機器搭載パネルに固定されるとともに、前記衛星機器の一部が前記切欠きに挿入されて前記衛星機器を保持する保持部材と、
を備えることを特徴とする衛星機器搭載構造。 A satellite device mounting structure in which a satellite device is mounted on a satellite device mounting panel included in an artificial satellite,
A panel mounted with satellite equipment in which notches are formed;
A holding member that is fixed to the satellite device mounting panel and holds the satellite device by inserting a part of the satellite device into the notch,
A satellite device mounting structure characterized by comprising:
前記保持部材は前記衛星機器搭載パネルの面に対して所定の角度傾斜した傾斜部を備え、前記リアクションホイールは前記傾斜部に保持されることを特徴とする請求項1記載の衛星機器搭載構造。 The satellite device is a reaction wheel;
The satellite device mounting structure according to claim 1, wherein the holding member includes an inclined portion inclined by a predetermined angle with respect to a surface of the satellite device mounting panel, and the reaction wheel is held by the inclined portion.
前記リアクションホイールは、いずれかの前記固定穴を用いて前記傾斜部に調整可能にネジ固定されることを特徴とする請求項2記載の衛星機器搭載構造。 The holding member includes a plurality of fixing holes for fixing the device in the inclined portion,
The satellite device mounting structure according to claim 2, wherein the reaction wheel is screwed to the inclined portion in an adjustable manner using any one of the fixing holes.
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JP2008053427A JP2009208605A (en) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | Satellite instrument mounting structure |
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Cited By (1)
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JP2018510090A (en) * | 2015-03-31 | 2018-04-12 | ワールドビュー・サテライツ・リミテッド | Satellite frame and method for manufacturing satellite |
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2008
- 2008-03-04 JP JP2008053427A patent/JP2009208605A/en active Pending
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