JP2019156204A - 光学機器の開口カバーおよびその開放方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デッドスペースを抑制できる開口カバーおよびその開放方法を提供する。【解決手段】宇宙機に搭載される光学機器のフード（１２）の開口部（１２ａ）を覆う開口カバー（１０１）は、開口部を覆う複数のカバープレート（Ｐ）と、複数のカバープレートを前記フードの開口部周辺に配置し、複数のカバープレートの各々について開く方向に付勢する少なくとも一つのヒンジ（１０４，１０５）と、複数のカバープレートを開口部を覆う閉状態に開放可能に保持する保持手段（１０２、１０３）と、からなる。【選択図】図３

Description

本発明は人工衛星等の宇宙機に搭載される光学機器の開口カバーに関する。

光学式望遠鏡を搭載した人工衛星では、太陽光の直射による光学鏡の損傷、デブリによる性能劣化等を防止するために、光学鏡を保護する開口カバーが必要である。図１に示す衛星の場合、衛星本体１０に光学鏡１１が搭載され、それを保護するフード１２の先端が開口カバー１３により覆われる。しかし、この開口カバー１３は、衛星が正規の軌道に投入されて展開された後は使用されない。この展開後の開口カバー１３が放置されるために、デッドスペース１４ができ、観測機器１５の取り付けスペースが制限される。

この取付スペース制限の問題を解決するために、特許文献１では、開口カバー１３の内側面に観測機器を搭載することが提案されている。

特開２００９−１９０６６１号公報

しかしながら、開口カバーの裏側に観測機器を取り付けると、その機器のケーブルなども配置しなければならず、ケーブルが開口カバーの展開を阻害する可能性がある。さらに、開口カバーは衛星の先端部分にあるために、質量の大きい開口カバーは衛星のアジリティに不利である。したがって、その開口カバーの裏面に観測機器等を取り付ければ、さらにアジリティを劣化させる。また、特許文献１の提案は、開口カバー展開後に生じるデッドスペースをなくすものではなく、本質的な解決策とは言えない。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、デッドスペースを抑制できる開口カバーおよびその開放方法を提供することにある。

本発明の一態様によれば、宇宙機に搭載される光学機器のフードの開口部を覆う開口カバーであって、前記開口部を覆う複数のカバープレートと、前記複数のカバープレートを前記フードの開口部周辺に配置し、前記複数のカバープレートの各々について開く方向に付勢する少なくとも一つのヒンジと、前記複数のカバープレートを前記開口部を覆う閉状態に開放可能に保持する保持手段と、からなる。
本発明の他の態様によれば、宇宙機に搭載される光学機器のフードの開口部を覆う開口カバーの開放方法であって、ヒンジが、前記開口部が覆われるように前記フードの開口部周辺に配置された複数のカバープレートの各々を開く方向に付勢し、保持手段が、前記複数のカバープレートを前記開口部を覆う閉状態に開放可能に保持する。

本発明によれば、カバープレートを複数に分割することで、デッドスペースを抑制できる開口カバーを提供することができる。

図１は、背景技術を説明するために一般的な衛星の概略的構成を示す斜視図である。 図２は本発明の第１実施形態による開口カバーを搭載した衛星の概略的構成を示す斜視図である。 図３は第１実施形態による開口カバーが折り返された状態を示す衛星の概略的構成を示す斜視図である。 図４は第１実施形態による開口カバーの平面図である。 図５（Ａ）は開口カバーを構成する任意のカバープレートの一部破断平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）に示すカバープレートのＩ−Ｉ線断面図である。 図６（Ａ）はヒンジの概略的構成を示す斜視図、図６（Ｂ）は図５（Ｂ）のカバープレートが展開され折り返された状態の断面図である。 図７（Ａ）は開口カバーが閉じた状態を示す平面図（上）および側面図（下）であり、図７（Ｂ）は開口カバーが開く途中の状態を示す平面図（上）および側面図（下）であり、図７（Ｃ）は開口カバーが折り返された状態を示す平面図（上）および側面図（下）である。 図８は本発明の第２実施形態による開口カバーの平面図である。

＜実施形態の概要＞
本発明の実施形態によれば、開口カバーを複数のカバープレートに分割し、これらのカバープレートをそれぞれ閉じた状態からフード表側へ折り返すことによって、開口カバーが展開した後に生じていたデッドスペースをなくすことができる。

より詳しくは、複数のカバープレートが光学機器フードの開口部を覆うことで開口カバーを構成する。これらのカバープレートは、開く方向に付勢されているが、閉状態に保持される。カバープレートは、閉状態を解除されると、開口部を開放し、さらにフードの表側へ折り返して停止する。すなわち、開口カバーの開放動作は、複数のカバープレートが開いてフード表側に折り返された状態で完了する。これにより、開口カバーを展開することで生じるデッドスペースをなくすことができ、フード側面のスペースを観測機器等の取り付けに利用することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態および実施例に記載されている構成要素は単なる例示であって、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨ではない。また、図２〜図７は、本発明の実施形態による開口カバーの構成および動作を説明するための例示であり、その各部材、各構成要素の実際の形状、寸法および比率を示すものではない。

１．第１実施形態
図２および図３に例示するように、衛星本体１０は光学鏡１１を搭載し、光学鏡１１のフード１２の開口部１２ａは、本発明の第１実施形態による開口カバー１０１により覆われる。開口カバー１０１は、後述するように、複数のカバープレートＰからなる。複数のカバープレートＰはワイヤ１０２を通して接続され、そのワイヤ１０２が巻取装置１０３に接続されている。

巻取装置１０３は、ワイヤ１０２を巻き取ることで、図２に示すように、開口カバー１０１の複数のカバープレートＰを閉じた状態に保持する。逆に、巻取装置１０３がワイヤ１０２を緩めると、図３に示すように、複数のカバープレートＰが開き、フード１２の表側へ折り返される。本実施形態における開口カバーの保持手段は、複数のカバープレートＰに掛けられたワイヤ１０２と巻取装置１０３とからなる。このように開口カバー１０１を構成する複数のカバープレートＰが展開してフード１２の表側に折り返されることで、デッドスペースは発生せず、観測機器１０８等の配置の制約が緩和される。

以下、本実施形態では、フード１２の開口部１２ａが正六角形の場合を例示するが、この形状に限定されない。たとえば、フード１２の開口部１２ａが正多角形あるいは円形であっても、本実施形態を適用可能である。

１．１）開口カバー
図４を参照すれば、開口カバー１０１は６枚のカバープレートＰ１〜Ｐ６からなり、互いに重ならないように配置される。各カバープレートは正六角形の開口部１２ａの一辺に対応する辺を回転軸とする正三角形の形状を有する。カバープレートＰ１〜Ｐ６は同じ形状および同じ構成を有するので、以下、任意のカバープレートを指示する場合は、適宜「カバープレートＰｘ」と表記する。

カバープレートＰ１〜Ｐ６の各々は、回転軸にヒンジ１０４および１０５を有し、開口部１２ａの対応する辺に回動可能に取り付けられている。後述するように、ヒンジ１０４および１０５は各カバープレートを開く方向に付勢している。なお、本実施形態では、１つのカバープレートＰｘに２個のヒンジ１０４および１０５を設けているが、１個のヒンジでもよい。

カバープレートＰ１〜Ｐ６の各々には、回転軸の中点から開口部１２ａの中心に向けたリブ１０６が設けられている。それぞれのリブ１０６は、開口部１２ａの中心近傍の所定位置に貫通穴１０７を有する。本実施形態では、カバープレートＰ１のリブ１０６の貫通穴１０７から反時計回りにカバープレートＰ６までワイヤ１０２が通され、ワイヤ１０２の先端はカバープレートＰ６の貫通穴から抜けないように固定されている。カバープレートＰ１の貫通穴１０７に通されたワイヤ１０２は巻取装置１０３に接続されている。巻取装置１０３はフード１２のカバープレートＰ１下方の側面に配置される。巻取装置１０３がワイヤ１０２を巻き取ることで開口カバー１０１が閉状態となり、ワイヤ１０２を巻き戻すことで開口カバー１０１が展開する。

図５（Ａ）および図５（Ｂ）にカバープレートＰｘの一例を示す。図５（Ａ）のＩ−Ｉ線断面図が図５（Ｂ）であり、図５（Ａ）のリブ１０６が図５（Ｂ）のＩＩ−ＩＩ線断面を示す。カバープレートＰｘの回転軸Ｒにはフード１２と回動可能に接続するヒンジ１０４および１０５が設けられ、回転軸Ｒの中点から直交する方向にリブ１０６が形成されている。リブ１０６は、カバープレートＰｘの回転方向に対する機械的強度を向上させる。また、リブ１０６を設けることで、その先端近傍にワイヤ１０２が通る貫通穴１０７が形成することができる。ただし、最後のカバープレートＰ６の貫通穴１０７ではワイヤ１０２が抜けないように固定される。

図６（Ａ）に例示するように、ヒンジ（１０４あるいは１０５）は、フード１２に対して回転軸Ｒを中心にカバープレートＰｘを開く方向に付勢する回転スプリング２０１と、カバープレートＰｘの回転を減速させる回転ダンパ２０２とを有する。回転式スプリング２０１は、カバープレートＰｘを常時開く方向に付勢しているので、後述するようにワイヤ１０２による拘束力が緩められると、カバープレートＰｘが自然と展開する。

回転ダンパ２０２は、カバープレートＰｘの回転を減速させるように作用し、これによってカバープレートＰｘの展開時の衝撃を緩和する。図６（Ｂ）に示すように、たとえばカバープレートＰｘが閉じた状態から所定の回転角度（たとえば１８０°）を過ぎた折り返し状態になると、ワイヤ１０２による展開抑制ができない。そこで、回転ダンパ２０２が回転を減速させるように作用する。回転の減速方式としては、たとえば摩擦によって回転速度を減速させる方式などを採用可能である。このような回転ダンパ２０２を設けることで、カバープレートＰｘの展開時の衝撃、特に折り返されてフード１２に当接する際の衝撃、を緩和することができる。

なお、カバープレートＰｘがフード１２に当接する際の衝撃を緩和する方法としては、巻取装置１０３の巻き戻しの速度を調節することで同様の効果を得ることも可能である。しかしながら、カバープレートＰｘが閉じた状態から所定の回転角度（たとえば１８０°）を過ぎた折り返し状態になると、ワイヤ１０２による展開抑制ができないため、カープレートＰｘがフード１２に当接する場所に衝撃吸収のためのクッションを用いることもできる。

１．２）動作
図７（Ａ）に示すように、フード１２の六角形の筒の一側面に巻取装置１０３が取り付けられている。カバープレートＰ１〜Ｐ６は、巻取装置１０３がワイヤ１０２を絞ることで展開が阻止され、開口カバー１０１の閉じた状態が保持される。

図７（Ｂ）に示すように、巻取装置１０３がワイヤ１０２を緩めると、各カバープレートＰｘがヒンジの回転スプリング２０１の作用により自然と展開を開始する。巻取装置１０３がワイヤ１０２をゆっくり巻き戻すことで各カバープレートＰｘの展開速度を調整することができる。

図７（Ｃ）に示すように、巻取装置１０３がワイヤ１０２をさらに巻き戻すと、各カバープレートＰｘは、回転スプリング２０１の作用により、開口部１２ａよりさらに開いた折り返し状態となる。折り返し状態になると、各カバープレートＰｘは、上述したように回転ダンパ２０２の作用により回転が減速し、フード１２の側面に穏やかに当接して停止する。このように開口カバー１０１が展開することで、デッドスペースは発生せず、観測機器１０８等の配置が容易になる。

１．３）効果
上述したように本発明の第１実施形態によれば、開口カバー１０１を構成するカバープレートＰ１〜Ｐ６は開く方向に付勢されるが、ワイヤ１０２で閉じた状態に拘束される。続いて、カバープレートＰ１〜Ｐ６は、拘束が解除されると、閉じた状態から展開し、最後にフードの表側へ折り返すことで展開を完了する。これによって、開口カバー１０１によるデッドスペースをなくすことができる。

さらに、カバープレートＰ１〜Ｐ６を開く方向に付勢するヒンジに回転ダンパを設けることで、カバープレートＰ１〜Ｐ６の折り返しによるフードへの当接時の衝撃を緩和することができる。

２．他の実施形態
上述した第１実施形態では、正六角形の開口部１２ａに合致した形状の開口カバー１０１を６等分したカバープレートＰ１〜Ｐ６を例示したが、本発明はこれに限定されない。一般的に、正ｎ角形（ｎは４以上の整数）の開口部を覆う開口カバーの場合、開口部の各辺を回転軸とする三角形のカバープレートＰ１〜Ｐｎを、上述した第１実施形態と同様に展開することもできる。

また、図８に例示するように、正六角形の開口部１２ａに合致した形状の開口カバー１０１をカバープレートＰ１１〜Ｐ１３に３等分することもできる。図８を参照すれば、開口カバー３０１は３枚のカバープレートＰ１１〜Ｐ１３からなり、互いに重ならないように配置される。各カバープレートは隣り合う２辺の長さが等しい平行四辺形（ひし形）である。

カバープレートＰ１１〜Ｐ１３の各々は、回転軸にヒンジ３０４および３０５を有し、開口部１２ａの対応する辺に回動可能に取り付けられている。ヒンジ３０４および３０５は各カバープレートを開く方向に付勢している。なお、１つのカバープレートに２個のヒンジ３０４および３０５を設けているが、１個のヒンジでもよい。

カバープレートＰ１１〜Ｐ１３の各々には、開口部１２ａの中心に向けた対角線に沿ってリブ３０６が設けられている。それぞれのリブ３０６は、開口部１２ａの中心近傍の所定位置に貫通穴３０７を有する。本実施形態では、カバープレートＰ１１のリブ３０６の貫通穴３０７から反時計回りにカバープレートＰ１３までワイヤ３０２が通され、ワイヤ３０２の先端はカバープレートＰ１３の貫通穴から抜けないように固定されている。カバープレートＰ１の貫通穴３０７に通されたワイヤ３０２は巻取装置３０３に接続されている。巻取装置３０３はフード１２のカバープレートＰ１１下方の側面に配置される。巻取装置３０３がワイヤ３０２を巻き取ることで開口カバー３０１が閉状態に保持され、ワイヤ３０２を巻き戻すことで開口カバー３０１が展開する。カバープレートＰ１１〜Ｐ１３の展開動作は、第１実施形態で説明したとおりである。

上述した実施形態では、ワイヤを各カバープレートに巻き付け、巻取装置により展開を制御する方式が採用されたが、本発明はこれに限定されない。たとえば、カバープレートを留め金により係止し、留め金を外すことでカバープレートを展開する方式を採用することもできる。特に留め金方式では、巻取装置による展開制御ができないので、上述したカバープレートのヒンジに回転ダンパを設けることが有効である。

本発明は、人工衛星に搭載される光学式望遠鏡の開口カバーに利用することができる。

１０ 衛星本体
１１ 光学鏡
１２ フード
１２ａ 開口部
１０１ 開口カバー
１０２ ワイヤ
１０３ 巻取装置
１０４、１０５ ヒンジ
１０６ リブ
１０７ 貫通穴
１０８ 観測機器
Ｐ、Ｐ１〜Ｐ６、Ｐ１１〜Ｐ１３ カバープレート

Claims (10)

1. 宇宙機に搭載される光学機器のフードの開口部を覆う開口カバーであって、
   前記開口部を覆う複数のカバープレートと、
   前記複数のカバープレートを前記フードの開口部周辺に配置し、前記複数のカバープレートの各々について開く方向に付勢する少なくとも一つのヒンジと、
   前記複数のカバープレートを前記開口部を覆う閉状態に開放可能に保持する保持手段と、
   からなる開口カバー。
2. 前記保持手段が、前記複数のカバープレートの先端部を貫通するワイヤを絞ることで、前記複数のカバープレートを閉状態に保持する、請求項１に記載の開口カバー。
3. 前記ヒンジは回転ダンパを有し、対応するカバープレートが折返し点を過ぎると、当該開く方向の回転を減速させる、請求項１または２に記載の開口カバー。
4. 前記フードの開口部が正多角形の形状を有し、前記正多角形のそれぞれの辺に、前記複数のカバープレートが一枚ずつ前記ヒンジにより接続された、請求項１−３のいずれか１項に記載の開口カバー。
5. 前記フードの開口部が円形の形状を有し、前記開口部の周辺に等間隔で前記複数のカバープレートが前記ヒンジにより接続された、請求項１−３のいずれか１項に記載の開口カバー。
6. 宇宙機に搭載される光学機器のフードの開口部を覆う開口カバーの開放方法であって、
   ヒンジが、前記開口部が覆われるように前記フードの開口部周辺に配置された複数のカバープレートの各々を開く方向に付勢し、
   保持手段が、前記複数のカバープレートを前記開口部を覆う閉状態に開放可能に保持する、
   開口カバー開放方法。
7. 前記保持手段が、前記複数のカバープレートの先端部を通るワイヤを絞ることで前記複数のカバープレートを閉状態に保持し、前記ワイヤを緩めることで前記複数のカバープレートを開く、請求項６に記載の開口カバー開放方法。
8. 前記ヒンジが、対応するカバープレートが折返し点を過ぎると、当該開く方向の回転を減速させる、請求項６または７に記載の開口カバー開放方法。
9. 請求項１−５のいずれか１項に記載の開口カバーを有する光学機器。
10. 請求項９に記載の光学機器を搭載した宇宙機。

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