JP6669456B2 - 宇宙機、及び複合材フェースシートを有する、宇宙機用ラジエータパネル - Google Patents
宇宙機、及び複合材フェースシートを有する、宇宙機用ラジエータパネル Download PDFInfo
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Description
本開示は、宇宙機のラジエータに関する。
宇宙機は、熱を生成する、電子機器等の、大量の機器を含む。この熱は、放散されなければならず、宇宙は、基本的に真空のため、熱は、宇宙空間に放出されなければならない。人工衛星等の宇宙機は、通常、電子機器、及び他の機器から、宇宙機の外面に熱を引き出すラジエータパネルを含む。ラジエータパネルの熱膨張、及び熱収縮は、宇宙機の通信機器が、地球、及び／又は別の宇宙機、もしくは宇宙空間における他の物体を指向する精度に影響する場合がある。一部の宇宙機にとっては、通信機器が精密に指向することが、その通信機器の機能にとって非常に重要である。歴史的に、ラジエータパネルは、熱的不均衡によるラジエータパネルの歪みを最小化し、したがって、通信機器が指向する際の影響を最小化するために、熱膨張係数（ＣＴＥ）が同様である材料から構成されてきた。また、ラジエータパネルは、歴史的に、ラジエータパネルによって支持される通信機器を含む電子機器用の、基盤、又は動力復帰部として使用されてきた。したがって、ラジエータパネルは、歴史的に、アルミニウム製ハニカムコアが、アルミニウム製フェースシート間に挟まれ、かつアルミニウム製ヒートパイプが、コアを通って延伸する状態で、構成されてきた。
宇宙機用のラジエータパネル、宇宙機用のラジエータパネルを組み立てる方法、宇宙機、及び宇宙機を組み立てる方法が、本明細書に開示されている。ラジエータパネルは、内側フェースシート、及び外側フェースシートを含む、間隔をおいて配置された２つのフェースシートであって、繊維強化複合材料から構成されるフェースシートと、間隔をおいて配置された２つのフェースシート間に配置されたハニカムコアと、ハニカムコアを通って延伸する、１つ以上のヒートパイプとを備える。いくつかのラジエータパネルでは、フェースシートの繊維強化複合材料は、２つの異なるタイプの繊維を含む。いくつかのラジエータパネルでは、フェースシートの繊維強化複合材料は、炭素繊維、及びホウ素繊維を含む。宇宙機は、本体と、互いの反対側で、本体に動作可能に結合された、２つのラジエータパネルとを含む。
宇宙機用のラジエータパネル、宇宙機用のラジエータパネルを組み立てる方法、宇宙機、及び宇宙機を組み立てる方法が、本明細書に開示されている。図１は、２つのラジエータパネル１４を含む人工衛星１２の形態の、例示的な宇宙機１０を示す。しかしながら、他のタイプの宇宙機１０が、本開示の範囲内にあり、ラジエータパネル１４は、図１に示され、かつ本明細書で説明される、例示的な人工衛星１２はもちろん、人工衛星と共に使用されることに限定されない。宇宙機１０、及び人工衛星１２は、構造体１６を含み、構造体１６に対し、ラジエータパネル１４、及び他の機器が、動作可能に取り付けられている。人工衛星１２の図示される例では、構造体１６は、円筒状のコア１８、上部パネル２０、下部パネル２２、左補剛材２４、右補剛材２６、上部アンテナブラケット２８、及び下部アンテナブラケット３０を含む。ラジエータパネル１４は、上部パネル２０、左補剛材２４、下部パネル２２、上部アンテナブラケット２８、及び下部アンテナブラケット３０に、動作可能に結合された左ラジエータパネル１４と、上部パネル２０、右補剛材２６、下部パネル２２、上部アンテナブラケット２８、及び下部アンテナブラケット３０に、動作可能に結合された右ラジエータパネル１４とを含む。集合的に、人工衛星１２のラジエータパネル１４、及び構造体１６が、宇宙機のバス３２として説明される場合があり、バス３２は、様々なペイロード３４を、宇宙空間に運搬するために使用される。しかし、バス３２の、図示され、かつ説明される構成は、宇宙機１０、即ち人工衛星１２の一例であり、これは、単に例示目的で提供されており、本開示を、図示される例に限定するものではない。宇宙機のバス３２に適している可能性がある構成のさらなる例は、米国特許出願公開第２０１４／０２３９１２４号明細書に開示されている。
宇宙機１０、即ち人工衛星１２のペイロード３４は、宇宙機１０の根本的な用途に応じて、いかなる適切な形態、及び構成をとってもよい。例えば、ペイロード３４は、アンテナフィード３８、及びアンテナリフレクタ４０を含めて、様々な通信装置３６を含んでもよい（しかし、これらに限定されない）。最低でも、人工衛星１２のペイロード３４は、通常、ラジエータパネル１４の内側に動作可能に取り付けられた電子機器４２を含む。したがって、電子機器によって生成された熱は、ラジエータパネル１４に伝えられ、ラジエータパネル１４は、続いて、熱を、宇宙空間に放出する。ペイロード３４はまた、図１に示されるような、ソーラーアレイ４４等の、ラジエータパネル１４の外側に取り付けられた構造体を含んでもよい（しかし、これに限定されない）。
ラジエータパネル１４が、人工衛星１２の構造部品を定めるため、ラジエータパネル１４の熱安定性は、通信装置３６が、確実に所望のように機能するために、非常に重要であり得る。例えば、アンテナフィード３８が向けられる、アンテナリフレクタ４０等の形態における第２の通信装置の位置に対する、アンテナフィード３８等の形態における第１の通信装置の位置は、通信装置、したがって人工衛星１２の有効性にとって、非常に重要であり得る。したがって、ラジエータパネル１４を含むバス３２は、ラジエータパネル１４がかなりの熱変化にさらされる場合でさえ、２つの通信装置３６間における、所望の位置関係を維持するように構成され得る。この所望の位置関係は、バス３２に対する、通信装置の接続点の移動という表現で、説明される場合がある。アンテナの例を使用すると、アンテナフィード３８は、第１のマウント４６で、構造体１６に対して結合される場合があり、アンテナリフレクタ４０は、第２のマウント４８で、構造体１６に対して結合される場合がある。人工衛星１２のラジエータパネル１４の一方、又は両方が、−５０℃〜１００℃、−２０℃〜１００℃、−２０℃〜８０℃、０℃〜１００℃、１０℃〜１００℃、２０℃〜１００℃、５０℃〜１００℃、及び／又は２０℃〜８０℃のうち、１つ以上の範囲における、最低温度と最高温度との間の温度変化にさらされた場合、第１のマウントは、０．１度未満、０．０８度未満、０．０６度未満、又は０．０４度未満で、第２のマウントに対して、移動、回転、又は旋回することができる。上記の範囲のいかなる組み合わせも、本開示の範囲内にある。付加的に、又は代替的に、ラジエータパネル１４の一方、又は両方が、１００ワット〜５０００ワット、１００ワット〜２５００ワット、５００ワット〜５０００ワット、及び／又は５００ワット〜２５００ワットのうち、１つ以上の範囲における比率で、熱を放散し始めた場合、即ち、ゼロワットから、列挙された範囲のうち１つの範囲内で稼動した場合、第１のマウントは、０．１度未満、０．０８度未満、０．０６度未満、又は０．０４度未満で、第２のマウントに対して、移動、回転、又は旋回することができる。上記の範囲のいかなる組み合わせも、本開示の範囲内にある。例示的、非排他的な例として、ラジエータパネル１４が、１００ワット〜５０００ワットの範囲における比率で、熱を放散している場合、かつ／又は−５０℃〜１００℃の範囲における、最低温度と最高温度との間の温度変化にさらされた場合、第１のマウントは、０．１度未満で、移動、回転、又は旋回することができる。
ここで、図２を見ると、ラジエータパネル１４の例が、概略的に表されている。必須ではないが、ラジエータパネル１４は、一般に、平面状であり、かつ長方形である。ラジエータパネル１４は、間隔をおいて配置された２つのフェースシート５０と、フェースシート５０の間に配置されたハニカムコア５２と、ハニカムコア５２を通って、フェースシート５０の間を延伸する、１つ以上のヒートパイプ５４とを含む。フェースシート５０は、バスの部品として据え付けられた場合、バス３２の内側を向く内側フェースシート５６と、宇宙空間に向かって、バスの外側を向く外側フェースシート５８とを含む。ハニカムコア５２は、ラジエータパネルを、構造的に支持する。１つ以上のヒートパイプ５４は、内側フェースシート５６に取り付けられた電子機器４２から、熱を引き出し、この熱を、外側フェースシート５８に伝達し、宇宙空間に放出する。図２に、必要に応じて、概略的に示されるように、１つ以上の構造体６０がまた、外側フェースシート５８に取り付けられてもよく、ソーラーアレイ４４は、一例である。
ハニカムコア５２は、複数の薄い壁部、又はひだによって画定される構造体であり、この構造体が、中空のセルを画定する。通常、すべての例で必須というわけではないが、セルは、断面が六角形である。ラジエータパネル１４のハニカムコア５２は、金属、プラスチック、及び強化複合材料を含む、いかなる適切な材料からも構成され得る。金属の典型例には、アルミニウムが挙げられる。非金属材料の典型例には、炭素繊維材料、フェノール性材料、及びアラミド材料が挙げられる。本明細書で使用される場合、「強化複合材料」とは、充填材と併せて、ポリマー、又は他の結合材料母材を含む材料を指す。充填材は、強化複合材料の所望の性質に応じて、繊維、微粒子、又は他の材料構成であってもよい。その上、充填材は、織繊維、又は長手方向に整列した繊維のように、整列していてもよく、又は充填材は、無作為に整列しているといったように、整列していなくてもよい。充填材の例には、炭素粒子、炭素繊維、ホウ素繊維、ポリアラミド繊維、ガラス繊維、並びに／又は、他の粒子及び／もしくは繊維が挙げられる（しかし、これらに限定されない）。
ヒートパイプ５４は、通常、１つの箇所から、別の箇所に熱を伝達するために、作動流体の相変化に依存する伝熱装置である。ヒートパイプは、いかなる適切な材料からも構成され得るが、通常は、電熱特性、及び密度により、アルミニウム等の金属から構成される。
ラジエータパネルのフェースシート５０は、少なくとも部分的に、かついくつかの例では完全に、繊維強化複合材料から構成される。いくつかの例では、フェースシート５０は、材料の、複数のプライ６２の積層体として、構成され得る。例えば、フェースシート５０は、２枚〜１０枚、２枚〜８枚、２枚〜６枚、２枚〜４枚、４枚〜１０枚、４枚〜８枚、４枚〜６枚、６枚〜１０枚、６枚〜８枚、又は８枚〜１０枚の、材料のプライ６２を含んでもよい。しかしながら、列挙された範囲よりも少ない数、多い数、及び範囲内の数を含む、他の数のプライ６２が、フェースシート５０に含まれる可能性がある。付加的に、又は代替的に、フェースシート５０は、アルミニウム箔層等の、少なくとも１つの金属箔層を含む。いくつかの例では、フェースシート５０は、２００μｍ〜１０００μｍ、２００μｍ〜８００μｍ、２００μｍ〜６００μｍ、２００μｍ〜４００μｍ、４００μｍ〜１０００μｍ、４００μｍ〜８００μｍ、４００μｍ〜６００μｍ、６００μｍ〜１０００μｍ、６００μｍ〜８００μｍ、又は８００μｍ〜１０００μｍの範囲の厚さを有してもよい。しかしながら、フェースシート５０の他の厚さも、本開示の範囲内にある。上記の範囲のいかなる組み合わせも、本開示の範囲内にある。例えば、フェースシート５０は、２００μｍ〜１０００μｍの範囲における、フェースシート５０の厚さにつながる、２枚〜１０枚のプライ６２を含んでもよい。
図３は、フェースシート５０を構成するために使用され得る、繊維強化複合材料の例示的なプライ６２を概略的に表す。
フェースシート５０のいくつかの例では、繊維強化複合材料は、結合材料６８である母材内に、繊維６４のセット、及び繊維６６のセットを含んでもよく、繊維６４は、性質、又は特性の１つ以上において、繊維６６と異なる。
例えば、フェースシート５０のいくつかの例では、繊維６４の平均直径が、繊維６６の平均直径とは異なってもよい。例としては、繊維６６の平均直径は、繊維６４の平均直径の、少なくとも２倍、少なくとも４倍、少なくとも６倍、少なくとも８倍、２倍〜１０倍、２倍〜８倍、２倍〜６倍、２倍〜４倍、４倍〜１０倍、４倍〜８倍、４倍〜６倍、６倍〜１０倍、６倍〜８倍、又は８倍〜１０倍であってもよい。付加的に、又は代替的に、繊維６４の平均直径は、５μｍ〜２０μｍ、５μｍ〜１５μｍ、５μｍ〜１０μｍ、１０μｍ〜２０μｍ、１０μｍ〜１５μｍ、又は１５μｍ〜２０μｍの範囲にあってもよく、繊維６６の平均直径は、５０μｍ〜２００μｍ、５０μｍ〜１５０μｍ、５０μｍ〜１００μｍ、１００μｍ〜２００μｍ、１００μｍ〜１５０μｍ、又は１５０μｍ〜２００μｍの範囲にあってもよい。他の平均直径、及び平均直径の比は、本開示の範囲内にある。上記の範囲のいかなる組み合わせも、本開示の範囲内にある。例えば、繊維６６の平均直径は、繊維６４の平均直径の少なくとも２倍であってもよく、５μｍ〜２０μｍの範囲の平均直径を有してもよい。
フェースシート５０のいくつかの例では、繊維６４は、炭素繊維であってもよい。フェースシート５０のいくつかの例では、繊維６６は、ホウ素繊維であってもよい。
フェースシート５０のいくつかの例では、フェースシート５０、及び／又はプライ６２内での、繊維６６の総数に対する、繊維６４の総数の比は、１００〜５００、１００〜４００、１００〜３００、１００〜２００、２００〜５００、２００〜４００、２００〜３００、３００〜５００、３００〜４００、又は４００〜５００の範囲であってもよい。しかしながら、列挙された範囲内の比、並びに列挙された範囲未満の比、及び列挙された範囲超の比を含む他の比が、フェースシート５０、及び／又はフェースシート５０のプライ６２において使用され得る。
フェースシート５０のいくつかの例では、単一のプライ６２内で、繊維６４は、平均して、０μｍ〜３０μｍ、０μｍ〜２０μｍ、０μｍ〜１０μｍ、１０μｍ〜３０μｍ、１０μｍ〜２０μｍ、又は２０μｍ〜３０μｍの範囲で、離れて配置され得る。フェースシートのいくつかの例では、単一のプライ６２内で、繊維６６は、平均して、５０μｍ〜２００μｍ、５０μｍ〜１５０μｍ、５０μｍ〜１００μｍ、１００μｍ〜２００μｍ、１００μｍ〜１５０μｍ、又は１５０μｍ〜２００μｍの範囲で、離れて配置され得る。繊維６６に関する上記の範囲のうちいずれか１つに対する、繊維６４に関する上記の範囲のうちいずれか１つの、いかなる比も、本開示の範囲内にある。例えば、単一のプライ６２内で、繊維６４は、平均して０μｍ〜３０μｍの範囲で、離れて配置され得る。そして、繊維６６は、平均して５０μｍ〜２００μｍの範囲で、離れて配置され得る。その上、列挙された範囲内、並びに列挙された範囲未満、及び列挙された範囲超の、他の間隔が、フェースシート５０のプライ６２において使用され得る。
フェースシート５０のいくつかの例では、繊維６４は、−０．８ｐｐｍ／°Ｆ〜０ｐｐｍ／°Ｆの範囲の熱膨張係数を有してもよい。フェースシート５０のいくつかの例では、繊維６６は、２ｐｐｍ／°Ｆ〜３ｐｐｍ／°Ｆの範囲の熱膨張係数を有してもよい。繊維６４に関する上記の範囲と、繊維６６に関する上記の範囲とのいかなる組み合わせも、使用され得る。
フェースシート５０のいくつかの例では、繊維６４は、７５Ｗ／ｍ−Ｋ〜１１００Ｗ／ｍ−Ｋの範囲の熱伝導率を有してもよい。フェースシート５０のいくつかの例では、繊維６６は、２５Ｗ／ｍ−Ｋ〜４００Ｗ／ｍ−Ｋの範囲の熱伝導率を有してもよい。繊維６４に関する上記の範囲と、繊維６６に関する上記の範囲とのいかなる組み合わせも、使用され得る。
フェースシート５０のいくつかの例では、繊維６４は、４００ｋｓｉ〜８００ｋｓｉの範囲の引張り強度を有してもよい。フェースシート５０のいくつかの例では、繊維６６は、５００ｋｓｉ〜６００ｋｓｉの範囲の引張り強度を有してもよい。繊維６４に関する上記の範囲と、繊維６６に関する上記の範囲とのいかなる組み合わせも、使用され得る。
フェースシート５０のいくつかの例では、フェースシート５０、又はフェースシート５０のプライ６２における、繊維強化複合材料の結合材料６８は、エポキシ、シアン酸エステル、ポリイミド、ビスマレイミド樹脂、又はフェノール樹脂を含んでもよい。付加的に、又は代替的に、結合材料６８はまた、ミルド炭素繊維、カーボンナノチューブ、及び黒鉛ナノプレートレット等のうち１つ以上の、熱伝導向上剤を含んでもよい。
上述のように、ラジエータパネル１４のフェースシート５０、ハニカムコア５２、及びヒートパイプ５４は、ラジエータパネル１４の特定の例に応じて、様々な性質、及び特性を有する可能性がある。結果として、ラジエータパネル１４の性質、及び特性も、総じて、変化する可能性がある。ラジエータパネル１４のいくつかの例では、ラジエータパネルは、総じて、ラジエータパネルの厚さにわたり、０．５ｐｐｍ／°Ｆ〜１３ｐｐｍ／°Ｆの範囲の熱膨張係数を有してもよい。付加的に、又は代替的に、ラジエータパネルは、総じて、フェースシート５０に対して平行な方向に、０．２５ｐｐｍ／°Ｆ〜４ｐｐｍ／°Ｆの範囲の熱膨張係数を有してもよい。図４は、本開示による方法の、例示的、非排他的な例を表す流れ図を、概略的に提供する。図４では、いくつかの工程が、破線の枠で表されており、そのような工程が、任意であるか、又は本開示による方法の任意のバージョンと一致する可能性があることを示す。それはそれとして、本開示による方法のすべてが、実線の枠で示された工程を含むことを求められるわけではない。図４に示される方法、及び工程は、限定的なものではなく、他の方法、及び工程が、本明細書の説明から理解されるように、図示された工程の数より多い数の工程、又は少ない数の工程を有する方法を含めて、本開示の範囲内にある。
図４の実線の枠に概略的に示されるように、宇宙機１０用のラジエータパネル１４を組み立てる方法８０は、参照数字８２に示されるように、内側フェースシート５６を、ハニカムコア５２に、動作可能に結合させるステップと、参照数字８４に示されるように、内側フェースシート５６の反対側で、外側フェースシート５８を、ハニカムコア５２に、動作可能に結合させるステップと、参照数字８６に示されるように、１つ以上のヒートパイプ５４を、内側フェースシート５６と、外側フェースシート５８との間に、動作可能に配置するステップとを含む。
宇宙機１０を組み立てる方法９０はまた、本開示の範囲内にあり、図４において、参照数字９２に示されるように、少なくとも、ラジエータパネル１４を、宇宙機１０の構造体１６に、動作可能に結合させるステップを含み得る。方法９０のいくつかはまた、結合させるステップ９２の前に、ラジエータパネル１４を組み立てる方法８０を実践するステップを含み得る。
本開示による発明の主題の例示的、非排他的な例が、列挙される以下の段落に示される。
Ａ．宇宙機用のラジエータパネルであって、
内側フェースシート、及び外側フェースシートを含む、間隔をおいて配置された２つのフェースシートであって、繊維強化複合材料から構成されるフェースシートと、
間隔をおいて配置された２つのフェースシート間に配置されたハニカムコアと、
ハニカムコアを通って延伸する、１つ以上のヒートパイプとを備える、ラジエータパネル。
Ａ．宇宙機用のラジエータパネルであって、
内側フェースシート、及び外側フェースシートを含む、間隔をおいて配置された２つのフェースシートであって、繊維強化複合材料から構成されるフェースシートと、
間隔をおいて配置された２つのフェースシート間に配置されたハニカムコアと、
ハニカムコアを通って延伸する、１つ以上のヒートパイプとを備える、ラジエータパネル。
Ａ１．ハニカムコアが、金属、必要に応じてアルミニウムから構成される、段落Ａに記載のラジエータパネル。
Ａ２．１つ以上のヒートパイプが、金属、必要に応じてアルミニウムから構成される、段落Ａ〜Ａ１のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ３．繊維強化複合材料が、第１セットの繊維、及び第２セットの繊維を含み、第１セットの繊維が、少なくとも１つの特性において、第２セットの繊維とは異なる、段落Ａ〜Ａ２のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ３．１．第１セットの繊維が、第１の平均直径を有する繊維を含み、第２セットの繊維が、第１の平均直径とは異なる、第２の平均直径を有する繊維を含む、段落Ａ３に記載のラジエータパネル。
Ａ３．１．１．第２の平均直径が、第１の平均直径の、少なくとも２倍、少なくとも４倍、少なくとも６倍、少なくとも８倍、２倍〜１０倍、２倍〜８倍、２倍〜６倍、２倍〜４倍、４倍〜１０倍、４倍〜８倍、４倍〜６倍、６倍〜１０倍、６倍〜８倍、又は８倍〜１０倍である、段落Ａ３．１に記載のラジエータパネル。
Ａ３．１．２．第１の平均直径が、５μｍ〜２０μｍ、５μｍ〜１５μｍ、５μｍ〜１０μｍ、１０μｍ〜２０μｍ、１０μｍ〜１５μｍ、又は１５μｍ〜２０μｍの範囲にある、段落Ａ３．１〜Ａ３．１．１のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ３．１．３．第２の平均直径が、５０μｍ〜２００μｍ、５０μｍ〜１５０μｍ、５０μｍ〜１００μｍ、１００μｍ〜２００μｍ、１００〜１５０μｍ、又は１５０μｍ〜２００μｍの範囲にある、段落Ａ３．１〜Ａ３．１．２のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ３．２．第１セットの繊維が、炭素繊維を含み、必要に応じて基本的に炭素繊維から構成され、必要に応じて炭素繊維から構成され、第２セットの繊維が、炭素繊維を含まない、段落Ａ３〜Ａ３．１．３のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ３．３．第２セットの繊維が、ホウ素繊維を含み、必要に応じて基本的にホウ素繊維から構成され、必要に応じてホウ素繊維から構成され、第１セットの繊維が、ホウ素繊維を含まない、段落Ａ３〜Ａ３．２のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ３．４．第２セットの繊維の総数に対する、第１セットの繊維の総数の比が、１００〜５００、１００〜４００、１００〜３００、１００〜２００、２００〜５００、２００〜４００、２００〜３００、３００〜５００、３００〜４００、又は４００〜５００の範囲にある、段落Ａ３〜Ａ３．３のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ３．５．繊維強化複合材料の単一のプライ内で、第１セットの繊維における繊維が、平均して、０μｍ〜３０μｍ、０μｍ〜２０μｍ、０μｍ〜１０μｍ、１０μｍ〜３０μｍ、１０μｍ〜２０μｍ、又は２０μｍ〜３０μｍの範囲で、離れて配置されている、段落Ａ３〜Ａ３．４のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ３．６．繊維強化複合材料の、ある単一のプライ／この単一のプライ内で、第２セットの繊維における繊維が、平均して、５０μｍ〜２００μｍ、５０μｍ〜１５０μｍ、５０μｍ〜１００μｍ、１００μｍ〜２００μｍ、１００μｍ〜１５０μｍ、又は１５０μｍ〜２００μｍの範囲で、離れて配置されている、段落Ａ３〜Ａ３．５のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ３．７．第１セットの繊維が−０．８ｐｐｍ／°Ｆ〜０ｐｐｍ／°Ｆの範囲の熱膨張係数を有する繊維を含む、段落Ａ３〜Ａ３．６のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ３．８．第２セットの繊維が、２ｐｐｍ／°Ｆ〜３ｐｐｍ／°Ｆの範囲の熱膨張係数を有する繊維を含む、段落Ａ３〜Ａ３．７のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ３．９．第１セットの繊維が、７５Ｗ／ｍ−Ｋ〜１１００Ｗ／ｍ−Ｋの範囲の熱伝導率を有する繊維を含む、段落Ａ３〜Ａ３．８のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ３．１０．第２セットの繊維が、２５Ｗ／ｍ−Ｋ〜４００Ｗ／ｍ−Ｋの範囲の熱伝導率を有する繊維を含む、段落Ａ３〜Ａ３．９のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ３．１１．第１セットの繊維が、４００ｋｓｉ〜８００ｋｓｉの範囲の引張り強度を有する繊維を含む、段落Ａ３〜Ａ３．１０のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ３．１２．第２セットの繊維が、５００ｋｓｉ〜６００ｋｓｉの範囲の引張り強度を有する繊維を含む、段落Ａ３〜Ａ３．１１のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ４．内側フェースシートが、２枚〜１０枚、２枚〜８枚、２枚〜６枚、２枚〜４枚、４枚〜１０枚、４枚〜８枚、４枚〜６枚、６枚〜１０枚、６枚〜８枚、又は８枚〜１０枚の、繊維強化複合材料のプライを含む、必要に応じて基本的にこれらから構成される、必要に応じてこれらから構成される、段落Ａ〜Ａ３．１２のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ４．１．内側フェースシートが、少なくとも１つの金属箔層、必要に応じてアルミニウム箔層をさらに含む、段落Ａ４に記載のラジエータパネル。
Ａ５．外側フェースシートが、２枚〜１０枚、２枚〜８枚、２枚〜６枚、２枚〜４枚、４枚〜１０枚、４枚〜８枚、４枚〜６枚、６枚〜１０枚、６枚〜８枚、又は８枚〜１０枚の、繊維強化複合材料のプライを含む、必要に応じて基本的にこれらから構成される、必要に応じてこれらから構成される、段落Ａ〜Ａ４．１のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ５．１．外側フェースシートが、少なくとも１つの金属箔層、必要に応じてアルミニウム箔層をさらに含む、段落Ａ４に記載のラジエータパネル。
Ａ６．内側フェースシートが、２００μｍ〜１０００μｍ、２００μｍ〜８００μｍ、２００μｍ〜６００μｍ、２００μｍ〜４００μｍ、４００μｍ〜１０００μｍ、４００μｍ〜８００μｍ、４００μｍ〜６００μｍ、６００μｍ〜１０００μｍ、６００μｍ〜８００μｍ、又は８００μｍ〜１０００μｍの範囲の厚さを有する、段落Ａ〜Ａ５．１のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ７．外側フェースシートが、２００μｍ〜１０００μｍ、２００μｍ〜８００μｍ、２００μｍ〜６００μｍ、２００μｍ〜４００μｍ、４００μｍ〜１０００μｍ、４００μｍ〜８００μｍ、４００μｍ〜６００μｍ、６００μｍ〜１０００μｍ、６００μｍ〜８００μｍ、又は８００μｍ〜１０００μｍの範囲の厚さを有する、段落Ａ〜Ａ６のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ８．繊維強化複合材料が、エポキシ、シアン酸エステル、ポリイミド、ビスマレイミド樹脂、又はフェノール樹脂を含有する、必要に応じて基本的にこれらから構成される、必要に応じてこれらから構成される、結合材料を含む、段落Ａ〜Ａ７のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ８．１．結合材料が、熱伝導向上剤、必要に応じて、ミルド炭素繊維、カーボンナノチューブ、及び黒鉛ナノプレートレットのうち、１つ以上をさらに含む、段落Ａ８に記載のラジエータパネル。
Ａ９．ラジエータパネルが、総じて、ラジエータパネルの厚さにわたり、０．５ｐｐｍ／°Ｆ〜１３ｐｐｍ／°Ｆの範囲の熱膨張係数を有する、段落Ａ〜Ａ８．１のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ１０．ラジエータパネルが、総じて、内側フェースシート、及び外側フェースシートに対して平行な方向に、０．２５ｐｐｍ／°Ｆ〜４ｐｐｍ／°Ｆの範囲の熱膨張係数を有する、段落Ａ〜Ａ９のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ１１．ラジエータパネルが、一般に平面状である、段落Ａ〜Ａ１０のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ１２．ラジエータパネルが、一般に長方形である、段落Ａ〜Ａ１１のいずれか一段落に記載のラジエータパネル。
Ａ１３．宇宙機の構造部品としての、段落Ａ〜Ａ１２のいずれか一段落に記載のラジエータパネルの使用法。
Ａ１４．宇宙機の通信装置の精度を向上させるための、段落Ａ〜Ａ１３のいずれか一段落に記載のラジエータパネルの使用法。
Ｂ．本体と、
互いの反対側で、本体に動作可能に結合された、段落Ａ〜Ａ１２のいずれか一段落に記載の、２つのラジエータパネルとを備える宇宙機。
互いの反対側で、本体に動作可能に結合された、段落Ａ〜Ａ１２のいずれか一段落に記載の、２つのラジエータパネルとを備える宇宙機。
Ｂ１．第１のマウントにより、本体に対して動作可能に結合された、第１の通信装置と、
第２のマウントにより、本体に対して動作可能に結合された、第２の通信装置とをさらに備える、段落Ｂに記載の宇宙機。
第２のマウントにより、本体に対して動作可能に結合された、第２の通信装置とをさらに備える、段落Ｂに記載の宇宙機。
Ｂ１．１．第１の通信装置、及び第２の通信装置が、２つのラジエータパネルに、電気的に接地されている、段落Ｂ１に記載の宇宙機。
Ｂ１．２．２つのラジエータパネルの一方、又は両方が、−５０℃〜１００℃、−２０℃〜１００℃、−２０℃〜８０℃、０℃〜１００℃、１０℃〜１００℃、２０℃〜１００℃、５０℃〜１００℃、又は２０℃〜８０℃の範囲における、最低温度と最高温度との間の温度変化にさらされた場合、第１のマウントが、０．１度未満、０．０８度未満、０．０６度未満、又は０．０４度未満で、第２のマウントに対して、移動、回転、又は旋回する、段落Ｂ１〜Ｂ１．１のいずれか一段落に記載の宇宙機。
Ｂ１．３．ラジエータパネルの一方、又は両方が、１００ワット〜５０００ワット、１００ワット〜２５００ワット、５００ワット〜５０００ワット、又は５００ワット〜２５００ワットの範囲の比率で、熱を放散し始めた場合、第１のマウントが、０．１度未満、０．０８度未満、０．０６度未満、又は０．０４度未満で、第２のマウントに対して、移動、回転、又は旋回する、段落Ｂ１〜Ｂ１．２のいずれか一段落に記載の宇宙機。
Ｂ２．第１の通信装置が、アンテナフィードを含み、第２の通信装置が、アンテナリフレクタを含み、アンテナフィードが、アンテナリフレクタに向けられる、段落Ｂ〜Ｂ１．３のいずれか一段落に記載の宇宙機。
Ｂ３．宇宙機が、スタートラッカマウント、スタンドアロン式アンテナマウント、及びセンサ室用光学ベンチマウントのうち、１つ以上を含まない、段落Ｂ〜Ｂ２のいずれか一段落に記載の宇宙機。
Ｂ４．必要に応じて、通信用人工衛星として機能する、段落Ｂ〜Ｂ３のいずれか一段落に記載の宇宙機の使用法。
Ｃ．宇宙機用のラジエータパネルを組み立てる方法であって、
内側フェースシートを、ハニカムコアに、動作可能に結合させるステップと、
内側フェースシートの反対側で、外側フェースシートを、ハニカムコアに、動作可能に結合させるステップと、
１つ以上のヒートパイプを、内側フェースシートと、外側フェースシートとの間に、動作可能に配置するステップとを含み、
内側フェースシート、外側フェースシート、及び／又は１つ以上のヒートパイプが、段落Ａ〜Ａ１２のいずれか一段落に記載の主題を含む方法。
内側フェースシートを、ハニカムコアに、動作可能に結合させるステップと、
内側フェースシートの反対側で、外側フェースシートを、ハニカムコアに、動作可能に結合させるステップと、
１つ以上のヒートパイプを、内側フェースシートと、外側フェースシートとの間に、動作可能に配置するステップとを含み、
内側フェースシート、外側フェースシート、及び／又は１つ以上のヒートパイプが、段落Ａ〜Ａ１２のいずれか一段落に記載の主題を含む方法。
Ｄ．宇宙機を組み立てる方法であって、
ラジエータパネルを、宇宙機の本体に動作可能に結合させるステップであって、ラジエータパネルが、段落Ａ〜Ａ１２のいずれか一段落に記載の主題を含み、宇宙機が、段落Ｂ〜Ｂ３のいずれか一段落に記載の主題を含むステップを含む方法。
ラジエータパネルを、宇宙機の本体に動作可能に結合させるステップであって、ラジエータパネルが、段落Ａ〜Ａ１２のいずれか一段落に記載の主題を含み、宇宙機が、段落Ｂ〜Ｂ３のいずれか一段落に記載の主題を含むステップを含む方法。
本明細書で使用される場合、「適用される」、及び「構成される」という用語は、要素、部品、又は他の主題が、所与の機能を果たすように、設計されている、及び／又は意図されているということを意味する。したがって、「適用される」、及び「構成される」という用語を使用することは、所与の要素、部品、又は他の主題が、所与の機能を果たすことが、単に「できる」ということを意味すると解釈されるべきではなく、要素、部品、及び／又は他の主題が、この機能を果たすために、特別に、選択される、生み出される、実装される、使用される、プログラムされる、及び／又は設計されるということを意味すると解釈されるべきである。特定の機能を果たすように適用されていると述べられた、要素、部品、及び／又は他の列挙された主題を、付加的に、又は代替的に、その機能を果たすように構成されると表現することができ、その逆も可能であることがまた、本開示の範囲内にある。同様に、特定の機能を果たすように構成されると述べられた主題を、付加的に、又は代替的に、その機能を果たすために有効であると表現することができる。
本明細書に開示された方法における装置、及び工程の、開示される様々な要素は、本開示による装置、及び方法のすべてに必要とされるわけではなく、本開示は、本明細書に開示された様々な要素、及び工程における、新規で、かつ非自明の組み合わせ、及び従属的な組み合わせのすべてを含む。その上、本明細書に開示された様々な要素、及び工程の１つ以上が、開示された装置、又は方法の全体とは分かれた、かつ別個の、独立した発明の主題を定めてもよい。したがって、そのような発明の主題は、本明細書に明示的に開示された、特定の装置、及び方法に関連付けられている必要はなく、そのような発明の主題は、本明細書に明示的に開示されていない装置、及び／又は方法で使用できる。
１０ 宇宙機
１２ 人工衛星
１４ ラジエータパネル
１６ 構造体
１８ コア
２０ 上部パネル
２２ 下部パネル
２４ 左補剛材
２６ 右補剛材
２８ 上部アンテナブラケット
３０ 下部アンテナブラケット
３２ バス
３４ ペイロード
３６ 通信装置
３８ アンテナフィード
４０ アンテナリフレクタ
４２ 電子機器
４４ ソーラーアレイ
４６ 第１のマウント
４８ 第２のマウント
５０ フェースシート
５２ ハニカムコア
５４ ヒートパイプ
５６ 内側フェースシート
５８ 外側フェースシート
６０ 構造体
６２ プライ
６４ 繊維
６６ 繊維
６８ 結合材料
１２ 人工衛星
１４ ラジエータパネル
１６ 構造体
１８ コア
２０ 上部パネル
２２ 下部パネル
２４ 左補剛材
２６ 右補剛材
２８ 上部アンテナブラケット
３０ 下部アンテナブラケット
３２ バス
３４ ペイロード
３６ 通信装置
３８ アンテナフィード
４０ アンテナリフレクタ
４２ 電子機器
４４ ソーラーアレイ
４６ 第１のマウント
４８ 第２のマウント
５０ フェースシート
５２ ハニカムコア
５４ ヒートパイプ
５６ 内側フェースシート
５８ 外側フェースシート
６０ 構造体
６２ プライ
６４ 繊維
６６ 繊維
６８ 結合材料
Claims (13)
- 宇宙機用のラジエータパネルであって、
内側フェースシート（５６）、及び外側フェースシート（５８）を含む、間隔をおいて配置された２つのフェースシート（５０）であって、繊維強化複合材料から構成され、前記繊維強化複合材料が、第１セットの繊維、及び第２セットの繊維を含み、前記第１セットの前記繊維が、少なくとも１つの特性において、前記第２セットの前記繊維とは異なる、フェースシート（５０）と、
間隔をおいて配置された２つの前記フェースシート（５０）間に配置されたハニカムコア（５２）と、
前記ハニカムコア（５２）を通って延伸する、１つ以上のヒートパイプ（５４）と、
を備え、
前記第１セットの繊維が、第１の平均直径を有する繊維を含み、前記第２セットの繊維が、前記第１の平均直径とは異なる、第２の平均直径を有する繊維を含み、前記第１の平均直径が、５μｍ〜２０μｍの範囲にあり、前記第２の平均直径が、５０μｍ〜２００μｍの範囲にある、ラジエータパネル。 - 前記第１セットの繊維が、第１の平均直径を有する繊維を含み、前記第２セットの繊維が、第２の平均直径を有する繊維を含み、前記第２の平均直径が、前記第１の平均直径の、少なくとも８倍である、請求項１に記載のラジエータパネル。
- 前記第１セットの繊維が、炭素繊維を含み、前記第２セットの繊維が、ホウ素繊維を含む、請求項１又は２に記載のラジエータパネル。
- 前記第２セットの繊維の総数に対する、前記第１セットの繊維の総数の比が、１００〜５００の範囲にある、請求項１〜３のいずれか一項に記載のラジエータパネル。
- 前記繊維強化複合材料の単一のプライ内で、前記第１セットの繊維が、平均して０μｍ〜３０μｍの範囲で、離れて配置されており、前記繊維強化複合材料の前記単一のプライ内で、前記第２セットの繊維が、５０μｍ〜２００μｍの範囲で、離れて配置されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のラジエータパネル。
- 前記第１セットの繊維が、−０．８ｐｐｍ／°Ｆ〜０ｐｐｍ／°Ｆの範囲の熱膨張係数を有する繊維を含み、前記第２セットの繊維が、２ｐｐｍ／°Ｆ〜３ｐｐｍ／°Ｆの範囲の熱膨張係数を有する繊維を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のラジエータパネル。
- 前記第１セットの繊維が、７５Ｗ／ｍ−Ｋ〜１１００Ｗ／ｍ−Ｋの範囲の熱伝導率を有する繊維を含み、前記第２セットの繊維が、２５Ｗ／ｍ−Ｋ〜４００Ｗ／ｍ−Ｋの範囲の熱伝導率を有する繊維を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のラジエータパネル。
- 前記第１セットの繊維が、４００ｋｓｉ〜８００ｋｓｉの範囲の引張り強度を有する繊維を含み、前記第２セットの繊維が、５００ｋｓｉ〜６００ｋｓｉの範囲の引張り強度を有する繊維を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のラジエータパネル。
- 前記繊維強化複合材料が、熱伝導向上剤を含有する結合材料を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のラジエータパネル。
- 前記ラジエータパネルが、総じて、前記ラジエータパネルの厚さにわたり、０．５ｐｐｍ／°Ｆ〜１３ｐｐｍ／°Ｆの範囲の熱膨張係数を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のラジエータパネル。
- 前記ラジエータパネルが、総じて、前記内側フェースシート（５６）、及び前記外側フェースシート（５８）に対して平行な方向に、０．２５ｐｐｍ／°Ｆ〜４ｐｐｍ／°Ｆの範囲の熱膨張係数を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のラジエータパネル。
- 本体と、
互いの反対側で、前記本体に動作可能に結合された、請求項１に記載の２つのラジエータパネルと、
第１のマウントにより、前記本体に対して動作可能に結合された、第１の通信装置と、
第２のマウントにより、前記本体に対して動作可能に結合された、第２の通信装置と
を備える宇宙機であって、
前記第１の通信装置、及び前記第２の通信装置が、前記２つのラジエータパネルに、電気的に接地されている宇宙機。 - 宇宙機用のラジエータパネルを組み立てる方法であって、
内側フェースシート（５６）を、ハニカムコア（５２）に、動作可能に結合させるステップと、
前記内側フェースシート（５６）の反対側で、外側フェースシート（５８）を、前記ハニカムコア（５２）に、動作可能に結合させるステップと、
１つ以上のヒートパイプ（５４）を、前記内側フェースシート（５６）と、前記外側フェースシート（５８）との間に、動作可能に配置するステップと
を含み、
前記内側フェースシート（５６）、及び前記外側フェースシート（５８）が、繊維強化複合材料から構成され、前記繊維強化複合材料が、第１セットの繊維、及び第２セットの繊維を含み、前記第１セットの前記繊維が、少なくとも１つの特性において、前記第２セットの前記繊維とは異なり、
前記第１セットの繊維が、第１の平均直径を有する繊維を含み、前記第２セットの繊維が、前記第１の平均直径とは異なる、第２の平均直径を有する繊維を含み、前記第１の平均直径が、５μｍ〜２０μｍの範囲にあり、前記第２の平均直径が、５０μｍ〜２００μｍの範囲にある、方法。
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