JP2587197B2

JP2587197B2 - 展開アンテナ

Info

Publication number: JP2587197B2
Application number: JP6103538A
Authority: JP
Inventors: 明赤石; 照喜岡本; 浩之成木; 一雄谷沢
Original assignee: UCHU TSUSHIN KISO GIJUTSU KENKYUSHO KK; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: UCHU TSUSHIN KISO GIJUTSU KENKYUSHO KK; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-05-18
Filing date: 1994-05-18
Publication date: 1997-03-05
Anticipated expiration: 2012-03-05
Also published as: JPH07312521A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば人工衛星に搭
載されるアンテナにおいて、金属性のネットを電波反射
用の鏡面に利用した軽量な展開型のアンテナに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図１４に第３６回宇宙科学技術連合講演
会で発表された従来の展開アンテナの構成例を示す。図
において１は六角柱の縦の稜線上に配置された複数本の
心棒、２は上記心棒１の両端に設けられた主ヒンジ、３
は上記主ヒンジ２にピン結合され中央部で折れ曲がるこ
との可能な折れ曲がり部材、４は上記心棒１と上記折れ
曲がり部材３より成る側面に配され上記主ヒンジ２にピ
ン結合されたパンタグラフ部材、５は上記心棒１と上記
折れ曲がり部材３と上記パンタグラフ部材４より成る複
数の側面で形成された六角柱の上下面それぞれの対角線
上に張架され、両端を上記主ヒンジ２に結合された対角
ワイヤー、６は上記上面側の主ヒンジに取り付けられた
棒状のスタンドオフ、７は中央に孔を有しこの孔を通じ
て上記スタンドオフ６あるいは上記心棒１の下端部の軸
上を動くカラー、８は上記カラー７と上記折れ曲がり部
材３とをピン結合する同期ロッド、９は上記カラー７と
上記主ヒンジ２間に上記スタンドオフ６あるいは上記心
棒１と同軸となる様に取り付けられた圧縮コイルばね、
１０は電波反射面を形成するために張られた鏡面張架ワ
イヤー、１１は上記鏡面張架ワイヤー１０に固定された
電波を反射する導電性の金属ネット、１２は上記金属ネ
ット１１を上記スタンドオフ６上に固定するネット固定
具である。尚、上記構成において、１〜５で構成される
ものが構造モジュール、６〜９で構成されるものが展開
機構、１０〜１２で構成されるものが鏡面である。

【０００３】次に上記のように構成された従来の展開ア
ンテナの動作について説明する。図１５は衛星打ち上げ
時において上記アンテナを格納した形状のモデル図を示
し、図１６は軌道上での上記アンテナの展開状態のモデ
ル図を示している。はじめ、格納形状に図示していない
保持ケーブルで拘束された上記アンテナは、地上からの
コマンドで爆管等による保持ケーブルの切断により可動
できる状態となり、圧縮コイルばね９のばね力により展
開が開始される。展開は、圧縮コイルばね９のばね力で
同期ロッド８を介して折れ曲がり部材３が引き上げら
れ、パンタグラフ部材４が全体の同期をとりながら伸展
する。折れ曲がり部材３が直線上に伸展すると展開は完
了し、一様に張られた電波反射面を形成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように構成され
ている従来の展開アンテナでは、鏡面張架ワイヤー１０
と金属ネット１１が図１５に示すように格納時には心棒
１、折れ曲がり部材３およびパンタグラフ部材４より成
る六角柱の間にたるんだ状態で収納されている。衛星打
ち上げ時のロケットの振動等によって、たるんだ鏡面張
架ワイヤー１０と金属ネット１１は六角柱の外にはみ出
るかあるいは各部材に絡み付く恐れが有り、展開開始後
の鏡面が張られていく過程においては、鏡面張架ワイヤ
ー１０と金属ネット１１が折れ曲がり部材３あるいは各
部材のピン結合部といった突起部分に絡まることによっ
て、アンテナが完全な展開形状に至らない場合があると
いう問題点があった。また、アンテナ格納時において
は、保持ケーブルの拘束により隣接する主ヒンジ同士が
面で圧接された状態のため、ロケットの振動等によって
主ヒンジ同士がずれ易く、場合によっては各部材を破壊
する恐れがあるという問題点があった。

【０００５】また、剛性を高めるために必要な対角ワイ
ヤー５は図１５に示すように格納時には心棒１、折れ曲
がり部材３およびパンタグラフ部材４より成る六角柱の
間または下方にたるんだ状態で収納されている。このた
め衛星打ち上げ時のロケットの振動等によって、たるん
だ対角ワイヤー５は互いに絡み合うかあるいは各部材に
絡み付く恐れが有る。さらに、展開開始後、対角ワイヤ
ー５に張力が架けられていく過程においても、対角ワイ
ヤー５が折れ曲がり部材３あるいは各部材のピン結合部
といった突起部分に絡まることによって、アンテナが完
全な展開形状に至らない場合があるという問題点があっ
た。

【０００６】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、アンテナが確実に展開できる信
頼性の高い展開アンテナを得ることを目的としており、
さらにアンテナ格納時には確実に保持状態を保つことが
できる展開アンテナを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る展開アン
テナは、構造モジュールの心棒上に、アンテナ収納時に
隣接するもの同士でＮ角柱状の鏡面収納空間を構成する
収納ブラケットを備えたものである。

【０００８】また、この発明は、構造モジュールの上面
側の主ヒンジに固定した第１のセパレータと、心棒の中
間部に固定した第２のセパレータと、第１および第２の
セパレータの間に取り付けた第３のセパレータと、第１
のセパレータの上部に固定され、圧縮コイルばねを覆う
ように取り付けられた第４のセパレータとで構成された
収納ブラケットによって、アンテナ格納時に、鏡面張架
ワイヤーと金属ネットを構造モジュールの内部に拘束す
ることができるようにしたものである。

【０００９】この発明は、電波反射面である鏡面部分
と、構造モジュール部分との間を分離するように隔離膜
を取り付ける。

【００１０】また、この発明は、構造モジュールの上下
面両側の主ヒンジについて、アンテナ格納時に凸部と凹
部で接するようにその境界面を成形した第１のセパレー
タを隣接する主ヒンジに取り付ける。

【００１１】この発明は、対角ワイヤーのたるみを防ぐ
ため、構造モジュールの上下面それぞれの主ヒンジに、
対角ワイヤー収納装置を取り付ける。

【００１２】また、この発明は、一端が主ヒンジに取り
付けられた回転可能なドラムに固定かつ巻かれ、他端が
その対角に位置する主ヒンジに結合された対角ワイヤー
と、このドラムの回転抵抗力を抑制するねじりばねとで
構成された対角ワイヤー収納装置によって、対角ワイヤ
ーのたるみを防ぐことができるようにしたものである。

【００１３】この発明は、ドラムの回転抵抗力を抑制す
るねじりばねの替りに、ドラムに薄い帯状の重ね巻きさ
れた定荷重ばねの一端を巻き付け、この定荷重ばねの他
端を巻き取るボビンを取り付ける。

【００１４】また、この発明は、複数に形成されたＮ角
柱（Ｎは４又は６）において、隣り合う複数の対角ワイ
ヤーを同時に一つに巻き取るドラムを設ける。

【００１５】

【作用】この発明における展開アンテナは、格納時およ
び展開途中におけるたるんだ鏡面張架ワイヤーと金属ネ
ットが、構造モジュールの外にはみ出るかあるいは各部
へ絡み付くのを防止する。

【００１６】また、第１〜第４のセパレータで構成され
た収納ブラケットは、格納時に、鏡面張架ワイヤーと金
属ネットを構造モジュールの内部に拘束できる。

【００１７】また、隔離膜は、展開途中における鏡面張
架ワイヤーと金属ネットが各部材へ絡み付くのを防止す
る。

【００１８】また、構造モジュールの上下面両端の主ヒ
ンジに取り付けた凸部あるいは凹部を有する第１のセパ
レータは、これらを嵌合させることでアンテナ格納形状
の変形を防ぎ、格納時の剛性を高めることができる。

【００１９】対角ワイヤーは、格納時および展開途中に
おけるためるみが無くなるため、対角ワイヤー同士の絡
み合いあるいは各部への絡み付きを防ぐことができる。

【００２０】また、ドラムとドラムの回転抵抗を抑制す
るねじりばねとで構成された対角ワイヤー収納装置は、
対角ワイヤーを過度にくり出すことを防止する。

【００２１】また、対角ワイヤーを巻き取るドラムに巻
き付けた薄い帯状の定荷重ばねは、地上でアンテナを展
開形状から格納する際に、対角ワイヤーが絡むこと無く
収納できると共に作業効率を向上させることができる。

【００２２】また、隣り合う複数の対角ワイヤーを同時
に一つに巻き取るドラムは、部品点数を軽減することが
できる。

【００２３】

【実施例】実施例１．図１〜４はこの発明の一実施例を示す図であり、１〜１
２は従来の展開アンテナと同一の部分を示すものであ
る。１３は構造モジュールの上面側の主ヒンジ２と一体
をなすかあるいは主ヒンジ２に固定された第１のセパレ
ータ、１４は心棒１の中間部に固定された第２のセパレ
ータ、１５は上記第１のセパレータ１３と上記第２のセ
パレータ１４の間にこれらと結合するように取り付けら
れた第３のセパレータ、１６は上記第１のセパレータ１
３の上部に固定され、圧縮コイルばね９を覆うように取
り付けられた第４のセパレータであり、上記１３〜１６
により収納ブラケットを構成する。

【００２４】次に、上記のように構成された展開アンテ
ナの動作について説明する。図２は図１における破線の
楕円で囲まれたＡ部を拡大した図であり、図３は格納状
態を示す正面図、図４は格納時の鏡面張架ワイヤー１０
と金属ネット１１の状態を側面から見た断面図である。
図３及び図４より、隣接する収納ブラケットはアンテナ
格納時に第１のセパレータ１３及び第２のセパレータ１
４で互いに密着し六角柱状の鏡面収納空間Ｃを作る。鏡
面張架ワイヤー１０と金属ネット１１は、図３に示す中
央部の穴ｄから入れられ、上記鏡面収納空間Ｃに格納さ
れる。このようにすれば、図４に示す収納形状となり、
ロケットの振動等によってこれらが鏡面収納域ｃの外側
あるいは隣接する構造モジュールにはみ出すことは無
く、各部への絡み付きを防ぐことができる。また、第４
のセパレータ１６によって圧縮コイルばね９は完全に覆
われているので、展開過程においても圧縮コイルばね９
あるいはその結合部への絡みを防ぐことができる。

【００２５】実施例２図５は鏡面張架ワイヤー１０と金属ネット１１の絡みを
防ぐ場合の他の実施態様を示すもので、図６は展開途中
の鏡面張架ワイヤー１０と金属ネット１１の状態を側面
から見た断面図である。電波反射面である鏡面部分と構
造モジュール部分との間を上記構造モジュールの上面で
分離するように、第１のセパレータ１３に隔離膜１７を
取り付ける。上記実施例１では、格納状態には第１〜第
３のセパレータによって鏡面部分と構造モジュール部分
が完全に分離された形となるが、展開途中においてはそ
れぞれの第１〜第３のセパレータ間に隙間ができるた
め、折れ曲がり部材３あるいはパンタグラフ部材４の各
部材に鏡面部分が引っかかる可能性がある。しかし、こ
のような実施態様によれば、上記実施例１と同様の効果
を期待できるばかりでなく、展開途中において、隔離膜
１７が鏡面張架ワイヤー１０あるいは金属ネット１１を
保護するため、各部材への絡みを防ぐことができる。
尚、隔離膜１７は、それ自身が引っかかることがないよ
うに、各部材の図示されていない締結ねじよりも小さな
編目を有し、表面形状の滑らかなプラスチック細線を用
いる。

【００２６】実施例３上記実施例１又は、上記実施例２では絡みを防ぐために
セパレータを用いているが、本実施例では絡みを防ぐば
かりでなく、格納形状でのアンテナの変形も同時に防ぐ
ためのセパレータを用いる。図７は本実施例を示す格納
状態を側面から見た断面図であり、格納時に隣接する第
１のセパレータ１３において、その接触面に凹部を有す
る第１のセパレータ１３ａと凸部を有する第１のセパレ
ータ１３ｂを設ける。これらの第１のセパレータ１３を
構造モジュールの上下面両側の主ヒンジ２に固定する。
この第１のセパレータ１３が無い従来方式においては、
ロケットの振動荷重下では、隣接する主ヒンジ２が相互
にずれてしまうため、主ヒンジ２間に結合されたパンタ
グラフ部材４に大きな荷重が加わり、破損する恐れがあ
った。しかし、このような実施態様によれば、上記実施
例１と同様の効果を期待できるばかりでなく、第１のセ
パレータ１３の凹部と凸部が嵌合しているため、主ヒン
ジ２相互にずれが生じない。このため、主ヒンジ２間の
上下方向の距離が一定に保たれるので、パンタグラフ部
材４には荷重が流れず、破損を防止することができる。

【００２７】実施例４図８は対角ワイヤーのたるみを無くす場合の一実施例を
示す図であり、１〜１２は従来の展開アンテナと同一の
部分を示すものである。１８は主ヒンジ２に固定された
金具、１９は上記金具１８に回転可能なように取り付け
られたドラム、２０は上記金具１８に取り付けられ上記
ドラム１９の回転抵抗力を抑制するねじりばねである。
尚、対角ワイヤー５の一端は上記ドラム１９に固定かつ
巻かれ、他端はその対角に位置する主ヒンジ２に結合さ
れている。

【００２８】次に、上記のように構成された展開アンテ
ナの動作について説明する。図９は格納時の対角ワイヤ
ーの状態を示す詳細図である。アンテナ格納時に全ての
対角ワイヤー５をドラム１９に外部からの作用力により
巻き取る。この時、ドラム１９はねじりばね２０のばね
力Ｐによって一定の摩擦力を受けているため、対角ワイ
ヤー５がたるむこと無くドラム１９に保持されている。
図には示されていないが、格納形状にアンテナを保持し
ている保持ケーブルを爆管等により切断することで展開
が開始される。展開は、圧縮コイルばね９のばね力で同
期ロッド８を介して折れ曲がり部材３が引き上げられ、
パンタグラフ部材４が全体の同期をとりながら、主ヒン
ジ２間の距離を増大する方向に進展する。このとき、対
角ワイヤー５は、ドラム１９を回転させながらその対角
に位置する主ヒンジ２側へ引っ張られ、上記主ヒンジ２
間の距離に追随する。しかし、上記主ヒンジ２間が離れ
る速度は、展開の進展につれ遅くなるため、ドラム１９
の回転抵抗が少ないと、対角ワイヤー５をドラム１９か
ら過度にくり出してしまう。その結果、対角ワイヤー５
がたるみ、他の部材と絡む恐れがある。従って、ねじり
ばね２０のばね力Ｐにより、ドラム１９の回転抵抗を進
展力を妨げない程度に与える事で、ドラム１９の自由な
回転が防止され、対角ワイヤー５の過度のくり出しが防
止できる。

【００２９】実施例５図１０は対角ワイヤー５をドラム１９に巻き取る場合の
他の実施態様を示すもので、図１１はその格納時の対角
ワイヤーの状態を示す詳細図である。ドラム１９に薄い
帯状の重ね巻きされた定荷重ばね２１を巻き付け、この
定荷重ばね２１の他端を巻き取るように金具１８にボビ
ン２２を取り付ける。定荷重ばねとは、バネ性を有し、
断面が凸形状の細長い薄板を巻き込んだものであるた
め、常に一定の巻取り力を発生する性質を有している。
この定荷重ばね２１により生じる回転トルクＴを進展力
を妨げない程度に与える事で、対角ワイヤー５はドラム
１９に巻き取られる方向に絶えず力を受けている。この
ような実施態様によれば、上記実施例４と同様の動作を
期待できるばかりでなく、地上でアンテナを展開形状か
ら格納する際に、対角ワイヤー５は定荷重ばね２１に生
じる一定の巻取り力により自動的にドラム１９に巻き取
られるため、外部から巻き取る力を与える必要が無く、
かつ対角ワイヤー５に常に張力が与えられるため、たる
む事がないので絡むことも無い。さらに、上記実施例４
の図８に示すような六角柱の数が増えれば増えるほど収
納作業効率の向上が期待できる。

【００３０】実施例６図１２は対角ワイヤー５をドラム１９に巻き取る場合の
さらに他の実施態様を示すもので、上記実施例４の図８
に示すような六角柱が複数個（図では３個）結合された
形状の平面モデル図を示している。図１３は図１２にお
ける破線の円で囲まれたＢ部を拡大した平面図である。
心棒１の軸線を中心に回転することができ、各六角柱の
上下面それぞれにおいて、対角ワイヤー５を３本同時に
巻き取るようドラム１９を備えたものである。上記３本
の対角ワイヤー５は、同一のドラム外周に取り付けられ
ているため、定荷重ばね２１の回転トルクＴにより同量
だけ巻取られる。従って、このような実施態様によれ
ば、上記実施例４および上記実施例５と同様の動作を期
待できるばかりでなく、対角ワイヤー５を３本同時に巻
き取るため、上記実施例５のほぼ３分の１の部品点数で
同様の効果が期待できる。

【００３１】ところで上記説明では、この発明をヘキサ
リンクトラス方式の展開アンテナに利用する場合につい
て述べたが、その他の方式の展開アンテナにも利用でき
ることはいうまでもない。また上記実施例では構造モジ
ュールが六角柱の場合について説明したが四角柱につい
ても適用できる。

【００３２】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３３】アンテナ格納時には、収納ブラケットによ
り鏡面部分は拘束されており、展開途中においては、収
納ブラケットあるいは隔離膜によって鏡面部分は保護さ
れているため、たるんだ鏡面張架ワイヤーと金属ネット
が構造モジュールの外にはみ出したり各部材への絡み付
きを防ぐことができ、展開の信頼性を高めるという効果
がある。

【００３４】また、格納時に凸部と凹部を有する第１の
セパレータを嵌合させる構成にすれば、アンテナ格納形
状の変形を防ぐことができ、格納時の剛性を高めること
ができる。

【００３５】対角ワイヤーは、対角ワイヤー収納装置に
より格納時および展開途中におけるたるみが無くなるた
め、対角ワイヤー同士が互いに絡み合ったり各部材ある
いは突起部分に絡むことを防ぎ、展開の信頼性を高める
という効果がある。

【００３６】また、対角ワイヤーがドラムに巻き取られ
る方向に絶えず力を生じる薄い帯状の定荷重ばねをドラ
ムに巻き付ける構成によれば、地上でアンテナを展開形
状から格納する際に、対角ワイヤーが絡むこと無く収納
できると共に収納作業効率を向上させることができる。

【００３７】また、隣り合う複数の対角ワイヤーを同時
に一つのドラムに巻き取る構成によれば、対角ワイヤー
収納装置の部品点数を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す展開状態の斜視図で
ある。

【図２】この発明の実施例１を示すセパレータ取付部の
斜視図である。

【図３】この発明の実施例１を示す格納状態の正面図で
ある。

【図４】この発明の実施例１を示す格納状態の鏡面収納
部分の断面図である。

【図５】この発明の実施例２を示す展開状態の斜視図で
ある。

【図６】この発明の実施例２を示す展開途中の鏡面部分
の断面図である。

【図７】この発明の実施例３を示す格納状態の断面図で
ある。

【図８】この発明の実施例４を示す展開状態の斜視図で
ある。

【図９】この発明の実施例４を示す格納状態の対角ワイ
ヤー取付部の断面図である。

【図１０】この発明の実施例５を示す展開状態の斜視図
である。

【図１１】この発明の実施例５を示す格納状態の対角ワ
イヤー取付部の断面図である。

【図１２】この発明の実施例６を示す平面モデル図であ
る。

【図１３】この発明の実施例６を示す対角ワイヤー巻き
取り部の平面図である。

【図１４】従来の展開アンテナを示す展開状態の斜視図
である。

【図１５】従来の展開アンテナを示す格納状態の平面モ
デル図である。

【図１６】従来の展開アンテナを示す展開状態の平面モ
デル図である。

【符号の説明】

１心棒２主ヒンジ３折れ曲がり部材４パンタグラフ部材５対角ワイヤー６スタンドオフ７カラー８同期ロッド９圧縮コイルばね１０鏡面張架ワイヤー１１金属ネット１２ネット固定具１３第１のセパレータ１４第２のセパレータ１５第３のセパレータ１６第４のセパレータ１７隔離膜１８金具１９ドラム２０ねじりばね２１定荷重ばね２２ボビン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者成木浩之鎌倉市上町屋730番地三菱電機エンジニアリング株式会社鎌倉事業所内 (72)発明者谷沢一雄鎌倉市上町屋325番地三菱電機株式会社鎌倉製作所内 (56)参考文献特開１−151630（ＪＰ，Ａ) 特開２−241209（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】人工衛星に搭載され、宇宙空間において
展開されるアンテナにおいて、Ｎ角柱（Ｎは４又は６）
の縦の稜線上に配置され両端に主ヒンジを有する複数本
の心棒、上記Ｎ角柱の上下面それぞれにおいて主ヒンジ
間を周方向にピン結合する折れ曲がり部材、上記Ｎ角柱
各側面に配置され、側面の対角線を構成するように上下
面の上記主ヒンジ間にピン結合されるパンタグラフ部
材、上記Ｎ角柱の上下面それぞれの対角線上に張架さ
れ、両端を上記主ヒンジに結合された対角ワイヤーとで
構成される構造モジュールと、上記構造モジュールの上
面側の主ヒンジに取り付けられた棒状のスタンドオフ、
中央に孔を有しこの孔を通じて上記スタンドオフの軸上
を動くカラー、上記カラーと上記折れ曲がり部材とをピ
ン結合する同期ロッド、上記カラーと上記構造モジュー
ルの上面側の主ヒンジ間に上記スタンドオフと同軸とな
る様に取り付けられた圧縮コイルばねとで構成される展
開機構と、電波反射面を形成するために張られた鏡面張
架ワイヤー、上記鏡面張架ワイヤーに張架される金属性
のネット、上記金属性のネットを上記スタンドオフ上に
固定するネット固定具とで構成される鏡面と、上記構造
モジュールの心棒に取り付けられ、アンテナ格納時に隣
接するもの同士でＮ角柱状の鏡面収納空間を形成し、上
記鏡面張架ワイヤーおよび金属性のネットを上記鏡面収
納空間に収納する収納ブラケットとを具備したことを特
徴とする展開アンテナ。
【請求項２】構造モジュールの上面側の主ヒンジと一
体をなすかあるいはこれに固定された第１のセパレータ
と、上記心棒の中間部に固定された第２のセパレータ
と、上記第１のセパレータと上記第２のセパレータの間
に設けた第３のセパレータと、上記第１のセパレータの
上部に固定された圧縮コイルばねを覆うように取り付け
られた第４のセパレータとで収納ブラケットを構成した
ことを特徴とする請求項１記載の展開アンテナ。
【請求項３】電波反射面である鏡面部分と、構造モジ
ュール部分との間を分離するように隔離膜を設けたこと
を特徴とする請求項１記載の展開アンテナ。
【請求項４】第１のセパレータを構造モジュールの上
下面両側の主ヒンジに設け、アンテナ格納時に、隣接す
る第１のセパレータ同士が凸部と凹部で接する様にその
境界面を成形したことを特徴とする請求項２記載の展開
アンテナ。