JP2015171132A - Membrane reflector and manufacturing method of membrane reflector - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、反射鏡の鏡面精度を向上したメンブレンリフレクタに関するものである。 The present invention relates to a membrane reflector with improved mirror surface accuracy of a reflecting mirror.
人工衛星に搭載するリフレクタは、軽量化のため、通常は強化繊維を強化材とする複合材料で構成されている。リフレクタの構造としてはサンドイッチパネル方式、デュアルリフレクタ方式、メッシュ方式など、各種の方式があることは周知のところである。 In order to reduce the weight, a reflector mounted on an artificial satellite is usually composed of a composite material using reinforcing fibers as a reinforcing material. It is well known that there are various types of reflector structures, such as a sandwich panel method, a dual reflector method, and a mesh method.
このような各種方式の人工衛星搭載用リフレクタの中に、さらなる軽量化を目的として膜状の鏡面であるディッシュと、上記ディッシュを支持するバックストラクチャーから構成されるメンブレンリフレクタ方式が開発されている。 Among these various types of reflectors mounted on satellites, a membrane reflector system has been developed that includes a dish that is a film-like mirror surface and a back structure that supports the dish for further weight reduction.
従来のメンブレンリフレクタ方式は、高周波数帯域対応のサンドイッチパネル方式に比べ、リフレクタ鏡面部であるディッシュは薄く、成形後の鏡面加工ができない。このために、従来、メンブレンリフレクタ方式は高い鏡面精度を必要としないL帯などの低周波数帯域対応のリフレクタとして利用されていた。
しかしながら、近年の通信データの高速化や大容量化に伴ない、高速化及び大容量化に必要となる高周波帯域に対応した高い鏡面精度を有する大型の人工衛星搭載用メンブレンリフレクタが求められている。
In the conventional membrane reflector method, the dish serving as the reflector mirror surface portion is thinner than the sandwich panel method corresponding to the high frequency band, and mirror processing after molding cannot be performed. Therefore, conventionally, the membrane reflector system has been used as a reflector for a low frequency band such as the L band that does not require high specular accuracy.
However, with the recent increase in communication data speed and capacity, there is a need for a large artificial satellite-mounted membrane reflector having high specular accuracy corresponding to the high frequency band required for speeding up and capacity increase. .
現在、人工衛星に搭載するメンブレンリフレクタの鏡面精度を向上させるために、鏡面精度低下の要因となる熱膨張率の高い接着剤の使用量を抑制する技術や、熱変形し難い結合部品を製造する技術等が確立されている(例えば、特許文献1、2参照)。
Currently, in order to improve the mirror surface accuracy of membrane reflectors mounted on artificial satellites, we manufacture technology that suppresses the use of adhesives with a high coefficient of thermal expansion, which causes a decrease in mirror surface accuracy, and joint components that are difficult to thermally deform Technologies and the like have been established (see, for example,
しかしながら、これらの技術は熱環境にさらされた後の熱変形に起因する鏡面精度低下を抑制するものであるため、高周波帯域に対応することには不十分であり、高周波帯域に対応するために求められる鏡面精度そのものの向上は達成できない。
高周波帯域に対応するため、熱環境に晒される以前の人工衛星搭載用メンブレンリフレクタの鏡面精度を向上させる必要があった。
However, since these techniques suppress a decrease in specular accuracy due to thermal deformation after exposure to a thermal environment, they are insufficient to support the high frequency band, and to support the high frequency band. The required mirror accuracy cannot be improved.
In order to cope with the high frequency band, it was necessary to improve the mirror surface accuracy of the membrane reflector for satellite installation before being exposed to the thermal environment.
従来のメンブレンリフレクタの製造は、所望の鏡面形状を有する成形型上に、この成形型を用いて予め成形したディッシュを載置し、載置したディッシュの背面側から成形型に対して一定距離に制御した結合部材の底面を押し付けながら接着していた。これにより、ディッシュの有する、所望の鏡面形状からの形状誤差を矯正し、メンブレンリフレクタの鏡面精度の向上を図っていた。 In the manufacture of a conventional membrane reflector, a dish molded in advance using this mold is placed on a mold having a desired mirror surface shape, and a fixed distance from the back of the placed dish to the mold. Bonding was performed while pressing the bottom surface of the controlled coupling member. Thereby, the shape error from the desired mirror surface shape of the dish is corrected, and the mirror surface accuracy of the membrane reflector is improved.
しかしながら、この製造方法の場合、ディッシュのゆがみが不規則に発生する一方、背面構造に沿って配置された結合部材によってだけでは、背面構造がない領域のゆがみを拘束できないため、リフレクタの鏡面精度が低下してしまうという課題があった。
また、ディッシュが有する、所望の鏡面形状からの形状誤差は、ディッシュの面積が拡大するにつれて大きくなるため、リフレクタが大型になるほど、リフレクタの鏡面精度が低下してしまうという課題があった。
However, in the case of this manufacturing method, dish distortion occurs irregularly. On the other hand, since the distortion of the area without the back structure cannot be restrained only by the connecting members arranged along the back structure, the mirror surface accuracy of the reflector is low. There was a problem that it would decrease.
In addition, since the shape error of the dish from the desired mirror surface shape increases as the area of the dish increases, there is a problem that the mirror surface accuracy of the reflector decreases as the reflector size increases.
この発明は係る課題を解決するためになされたもので、鏡面精度の高いメンブレンリフレクタを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a membrane reflector having high specular accuracy.
この発明に係るメンブレンリフレクタは、鏡面を形成する膜状のディッシュと、前記鏡面の反射面とは反対側の背面側にあって、前記ディッシュを支持する複数本の背面リブと、前記背面リブと前記ディッシュとの間に設けられ、前記背面リブと前記ディッシュを結合する複数の結合部とから構成されるメンブレンリフレクタであって、前記ディッシュは複数枚の強化繊維を強化材とする複合材料からなり、前記複合材料を継ぎ合わせた継ぎ合わせ部が、前記背面リブと平行に配置される。 The membrane reflector according to the present invention includes a film-shaped dish that forms a mirror surface, a plurality of back ribs that support the dish on the back side opposite to the reflecting surface of the mirror surface, and the back ribs. The membrane reflector is provided between the dish and is composed of a plurality of connecting portions for connecting the back rib and the dish, and the dish is made of a composite material including a plurality of reinforcing fibers as a reinforcing material. , And a spliced portion where the composite material is spliced is arranged in parallel with the back rib.
この発明によれば、高周波帯域に対応可能な高い鏡面精度を有する大型の人工衛星搭載用メンブレンリフレクタを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a large-sized artificial satellite-mounted membrane reflector having high specular accuracy that can cope with a high frequency band.
実施の形態1.
本実施の形態では、人工衛星搭載用メンブレンリフレクタの鏡面精度向上についての詳細を説明する。
以下、図を参照しながらこの発明の実施の形態1に係るメンブレンリフレクタ100について説明する。
図1はメンブレンリフレクタ100の構造の一例を示す全体図である。図1において、本発明のメンブレンリフレクタ100は、反射鏡面を形成する膜状のディッシュ1と、ディッシュ1を反射鏡面の凸面側である非反射鏡面側(背面側)から支持する背面リブ2と、ディッシュ1と背面リブ2とを結合する複数個の結合部材3からなる。
In the present embodiment, details of the improvement of the mirror surface accuracy of the membrane reflector for satellite installation will be described.
Hereinafter, a
FIG. 1 is an overall view showing an example of the structure of the
ディッシュ1は、例えば強化繊維による2軸織物または3軸織物を強化材とした複合材料からなる膜状部材であり、このディッシュ1が所定の反射鏡として作用するように、背面リブ2がディッシュ1の形状を保持する。
The
背面リブ2は、メンブレンリフレクタ100の軸方向(膜状のディッシュ1の面内の所定方向)に幅寸法を持ちほぼ矩形の形をした長い板部材を三角トラス状に組み合わせたものである。
The
図2は、ディッシュ1と背面リブ2を結合部材3を用いて結合した結合部分の断面図である。
結合部材3は、図2に示すように、対向する2つのL字型の部材である。他にも対向する2つのL字型の部材とL字型部材同士を連結する連結部材からなる部品としてもよい。その場合、L字型部材の縦方向の面にあたる縦面は互いに対向し、L字型部材の横方向の面にあたる横面の端部と端部とが凹状の連結部材により連結される形状となる。背面リブ2や結合部品3については、例えば特許文献2にも記載がある。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a joined portion in which the
As shown in FIG. 2, the
ここで本実施の形態に係るディッシュ1においては、後述するディッシュ1を構成する織物の継ぎ合わせの部分が、複数ある背面リブ2の少なくとも一本以上の背面リブ2と平行となるように配置する。
一般に、織物の継ぎ合わせの部分近傍でリフレクタの鏡面誤差が大きくなるが、このように織物の継ぎ合わせの部分と背面リブ2とを平行となるように配置することで、織物の継ぎ合わせ部分で発生するゆがみの調整が可能となり、鏡面誤差を小さく抑えることが可能となる。
Here, in the
In general, the mirror surface error of the reflector increases in the vicinity of the joint portion of the woven fabric. By arranging the joint portion of the woven fabric and the
ここで、反射鏡として作用するディッシュ1の成形方法について、図3を用いて説明する。図3は、ディッシュ1を積層時のディッシュ1の断面を示した図である。
ディッシュ1を成形するにあたり、まず、所望とする理想鏡面に近い成形型4を用意する。
強化繊維を強化材とする複合材料で、樹脂が硬化する前の半乾きの状態の材料樹脂(プリプレグ)を、成形型4の上にのせる。
ディッシュ1の強化繊維が織物材の場合、織物製造設備制約により、幅1000mm程度の定尺品であるため、成形型4の上に置く際には、成形型4の曲面にもなじむように、裁断して幅を狭めることが一般的である。そのため、裁断したことによって発生する不連続面を継ぎ合わせる。
実施の形態1に係るディッシュにおいては、継ぎ合わせ部を、後工程においてディッシュ1と、結合部品3を介して接着される背面リブ2の、少なくとも一個以上の背面リブ2と平行になるように配置する。そして、結合部品3を強化繊維の継ぎ合わせ部の上に配置し、継ぎ合わせ部上の結合部品3を介してディッシュ1と背面リブ2を固定する。
Here, the shaping | molding method of the
In forming the
A composite material using reinforcing fibers as a reinforcing material, and a material resin (prepreg) in a semi-dry state before the resin is cured is placed on the
When the reinforcing fiber of the
In the dish according to the first embodiment, the joining portion is arranged so as to be parallel to at least one or
図4は、ディッシュ1のうち、裁断された2枚のプリプレグを配置した状態を示している。
ディッシュ1の成形時には背面リブ2および結合部材3は配置できないので、適宜、背面リブ2の位置情報を、位置決め治具などを用いて転写するなどすることが望ましい。
継ぎ合わせ部の全てが多数ある背面リブ2のいずれかと平行であることが望ましいが、積層作業の制約により、背面リブと平行にできない継ぎ合わせ部が発生しても構わない。
次に、半乾きの材料樹脂がのせられた成形型を覆うように、バギングフィルムを用いて袋状にし、真空ポンプを用いて内部のエアーを抜く。この状態で例えばオートクレーブを用いて所定の温度と圧力にて、所定の時間だけ加圧、過熱する。これにより、成形型4の形状を備えたディッシュ1を成形することができる。
FIG. 4 shows a state where two cut prepregs are arranged in the
Since the
Although it is desirable that all of the joining portions are parallel to any one of the many
Next, a bagging film is used to form a bag so as to cover the mold on which the semi-dry material resin is placed, and the internal air is extracted using a vacuum pump. In this state, for example, an autoclave is used to pressurize and heat at a predetermined temperature and pressure for a predetermined time. Thereby, the
次に、ディッシュ1と背面リブ2との結合方法について説明する。
Next, a method for joining the
図2は結合部品3を断面方向からみた図である。結合部品3は、図1のように2つのL字型の構造部分を相対させて配置されている。結合部品3の二辺の角度はディッシュと結合される位置によって異なり、ディッシュ1と結合される位置における所望の鏡面形状に倣った形状となるように予め作製しておく。
FIG. 2 is a view of the
この結合部品3を用いた結合手順を、次に説明する。
まず、結合部品3と背面リブ2の間および結合部品3とディッシュ1の間に接着剤を塗布する。
塗布した接着剤の硬化前の状態において、2つのL字型の結合部品3の間に差し込まれている背面リブ2の固定位置を、メンブレンリフレクタ100の面内の各々の結合箇所で調整する。調整によりディッシュ1が形成する反射鏡面が所望の鏡面形状となった状態で、次に接着剤を硬化させる。
このようにして、ディッシュ1と結合部品3と背面リブ2の全体を固定する。
Next, a joining procedure using this joining
First, an adhesive is applied between the
In the state before the applied adhesive is cured, the fixing position of the
In this way, the
このように本実施の形態にかかるメンブレンリフレクタは、ディッシュ1の素材である織物を継ぎ合わせる継ぎ合わせ部分と、背面リブ2とが平行となるように、ディッシュ1を配置した。そして、背面リブ2と結合部品3の相対位置を調整することで、ディッシュ1からなるリフレクタの形状が所望の鏡面形状となるように調整した後、織物の継ぎ合わせ部分において、結合部品3を介してディッシュ1と背面リブ2を接着固定するようにした。
結合部品がディッシュ1の継ぎ合わせ部分の上に配置されていることにより、ディッシュ1の形状を拘束することができ、ディッシュ1の継ぎ合わせ部分を起点に発生する成形後のゆがみを低減させることができる。
As described above, in the membrane reflector according to the present embodiment, the
Since the joining parts are arranged on the seam portion of the
このように本実施の形態によればメンブレンリフレクタの鏡面精度を向上でき、高周波帯域にも対応可能な高い鏡面精度を有する大型の人工衛星搭載用メンブレンリフレクタを提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to improve the mirror surface accuracy of the membrane reflector, and to provide a large-sized artificial satellite-mounted membrane reflector having high mirror surface accuracy that can cope with a high frequency band.
なお、本実施の形態に係るディッシュ1を、強化繊維による2軸または3軸織物を強化材とした複合材料を素材とし、2軸または3軸織物の継ぎ合わせ部分が背面リブ2の少なくとも一個以上と平行となるように配置したが、ディッシュ1を強化繊維による複合材料を素材として、強化繊維の切断面によって形成される繊維の不連続線が、平面リブ2の少なくとも一個以上と平行となるように配置してもよい。この場合において結合部3は、強化繊維の切断面によって形成される繊維の不連続線の上に配置され、結合部3を介してディッシュ1と背面リブ2を固定する。
または、ディッシュ1を強化繊維による複合材料を素材として、強化繊維を重ね合わせずに隣に並べ、並べた際にできる強化繊維の隣接する繊維との隙間が、平面リブ2の少なくとも一個以上と平行となるように配置してもよい。この場合において結合部3は、強化繊維の隣接する繊維との隙間の上に配置され、結合部3を介してディッシュ1と背面リブ2を固定する。
Note that the
Alternatively, the
1 ディッシュ、2 背面リブ、3 結合部材、4 成形型、100 メンブレンリフレクタ。 1 dish, 2 back ribs, 3 connecting members, 4 molds, 100 membrane reflector.
Claims (8)
前記鏡面の反射面とは反対側の背面側にあって、前記ディッシュを支持する複数本の背面リブと、
前記背面リブと前記ディッシュとの間に設けられ、前記背面リブと前記ディッシュを結合する複数の結合部と、
から構成されるメンブレンリフレクタであって、
前記ディッシュは複数枚の強化繊維を強化材とする複合材料からなり、前記複合材料を継ぎ合わせた継ぎ合わせ部が、前記背面リブと平行に配置されることを特徴とするメンブレンリフレクタ。 A film-like dish that forms a mirror surface;
A plurality of back ribs on the back side opposite to the reflecting surface of the mirror surface and supporting the dish;
A plurality of coupling portions that are provided between the back rib and the dish, and couple the back rib and the dish;
A membrane reflector comprising:
The dish is made of a composite material including a plurality of reinforcing fibers as a reinforcing material, and a joining portion obtained by joining the composite materials is arranged in parallel with the back rib.
前記鏡面の反射面とは反対側の背面側にあって、前記ディッシュを支持する複数本の背面リブと、
前記背面リブと前記ディッシュとの間に設けられ、前記背面リブと前記ディッシュを結合する複数の結合部と、
から構成されるメンブレンリフレクタであって、
前記ディッシュは、強化繊維による複合材料を素材として、前記強化繊維の切断面によって形成される繊維の不連続線が、前記背面リブの少なくとも1本と平行に配置されることを特徴とするメンブレンリフレクタ。 A film-like dish that forms a mirror surface;
A plurality of back ribs on the back side opposite to the reflecting surface of the mirror surface and supporting the dish;
A plurality of coupling portions that are provided between the back rib and the dish, and couple the back rib and the dish;
A membrane reflector comprising:
The dish is made of a composite material of reinforcing fibers, and a discontinuous line of fibers formed by a cut surface of the reinforcing fibers is arranged in parallel with at least one of the back ribs. .
前記鏡面の反射面とは反対側の背面側にあって、前記ディッシュを支持する複数本の背面リブと、
前記背面リブと前記ディッシュとの間に設けられ、前記背面リブと前記ディッシュを結合する複数の結合部と、
から構成されるメンブレンリフレクタであって、
前記ディッシュは、強化繊維による複合材料を素材として、前記強化繊維の隣接する繊維との隙間が、背面リブの少なくとも1本と平行に配置されることを特徴とするメンブレンリフレクタ。 A film-like dish that forms a mirror surface;
A plurality of back ribs on the back side opposite to the reflecting surface of the mirror surface and supporting the dish;
A plurality of coupling portions that are provided between the back rib and the dish, and couple the back rib and the dish;
A membrane reflector comprising:
The membrane reflector is characterized in that a composite material composed of reinforcing fibers is used as a raw material, and a gap between adjacent fibers of the reinforcing fibers is arranged in parallel with at least one of the back ribs.
前記プリプレグを加熱することによって、前記成形型の形状を備えたディッシュを成形する工程と、
前記継ぎ合わせた部分の上に結合部材を配置する工程と、
前記結合部材を配置した箇所に沿って背面リブを配置する工程と、
前記ディッシュと、配置した前記結合部材と、配置した前記背面リブを接着剤で固定する工程と、
からなるメンブレンリフレクタの製造方法。 A process of placing a plurality of prepregs before the resin is cured with a composite material including reinforcing fibers as a reinforcing material, and placing them on a mold,
Forming a dish having the shape of the mold by heating the prepreg; and
Placing a coupling member on the seamed portion;
Arranging a back rib along the place where the coupling member is arranged;
Fixing the dish, the arranged coupling member, and the arranged rear rib with an adhesive;
A method for manufacturing a membrane reflector comprising:
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