JP7075042B2 - 光学機器の開口カバー、その開放方法および装置 - Google Patents

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解消するものではなく、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、軽量で、デッドスペースを抑制できる開口カバー、その開放方法および装置を提供することにある。

本発明の第一の態様によれば、光学機器のフードの開口部を覆う開口カバーは、前記開口部の少なくとも一部を覆う遮光シートと、前記開口部の周辺に設けられ、前記遮光シートの複数の端部をそれぞれ前記フードに着脱可能に保持する複数の係止手段と、からなり、複数のシート固定ワイヤの先端がそれぞれ前記複数の係止手段に着脱可能に固定され、前記複数のシート固定ワイヤに前記遮光シートが固定されており、前記開口部を露出する場合、前記遮光シートが前記係止手段から引き離され前記フードの側面に収納される。
本発明の第二の態様によれば、光学機器のフードの開口部を覆う開口カバーの開放装置は、前記開口部の少なくとも一部を覆う遮光シートと、前記開口部の周辺に設けられ、前記遮光シートの複数の端部をそれぞれ前記フードに着脱可能に保持する複数の係止手段と、前記フードの側面に設けられ、前記遮光シートを前記係止手段から外して前記フードの側面に引き込む引込手段と、前記引き込まれた前記遮光シートを収納する収納手段と、
を有し、複数のシート固定ワイヤの先端がそれぞれ前記複数の係止手段に着脱可能に固定され、前記複数のシート固定ワイヤに前記遮光シートが固定されている。
本発明の第三の態様によれば、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は、前記開口部の周辺に設けられ複数の係止手段が、前記開口部の少なくとも一部を覆う遮光シートを、当該遮光シートの複数の端部で、それぞれ前記フードに着脱可能に保持し、前記フードの側面に設けられた引き込み手段が、前記遮光シートを前記係止手段から外して前記フードの側面に引き込み、収納手段が、前記引き込まれた前記遮光シートを収納し、前記複数の係止手段に複数のシート固定ワイヤの先端をそれぞれ固定し、前記遮光シートが前記複数のシート固定ワイヤに固定されている。

本発明によれば、遮光シートを用いることで、軽量で、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は図２に示す開口カバーの平面図である。 図４は図２に示す開口カバーを設けたフードの一部破断側面図である。 図５は図２に示す開口カバーを設けたフードの一部破断正面図である。 図６は図２に示す開口カバーを固定するためのワイヤ固定部の一例を示す断面図である。 図７は図２に示す開口カバーの開放動作の一例を説明するためのフードの平面図である。 図８は図２に示す開口カバーを収納した状態を示すフードの一部破断正面図である。 図９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。 図１０は本発明の第３実施形態による開口カバーを設けたフードの一部破断側面図である。 図１１は図１０に示すフードのワイヤネットの一例を示す平面図である。

＜実施形態の概要＞
本発明の実施形態によれば、光学機器のフードの開口部を覆う開口カバーを遮光シートで構成する。遮光シートは、フード開口部の複数箇所で着脱可能に係止され、開口部の少なくとも一部を覆う。開口カバーを開放する時には、フード側面から遮光シートを引き離して、引き離された遮光シートをフードの側面に収納する。このように、質量の大きい開口カバーの代わりに遮光シートを用いることで大幅な軽量化を達成できる。また、遮光シートをフード側面に引き込んで収納することで、開口カバーを展開することで生じるデッドスペースを回避でき、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１１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１００により覆われる。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。

開口カバー１００は遮光シート１０１からなる。遮光シート１０１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材料から構成され、特に軽量で断熱特性および遮光特性の優れた材料を用いるのが望ましい。典型的な例として、過酷な宇宙環境から宇宙機器を保護する多層断熱材（ＭＬＩ：Multi-Layer Insulation)を遮光シート１０１として用いることができる。詳しくは後述するが、フード１２の側面には収納ポケット１０２および引込装置１０３が取り付けられ、引込装置１０３が遮光シート１０１を収納ポケット１０２に引き込むことで、フード１２の開口部１２ａを開放する。後述するように、本実施形態によれば、開口カバー１００が収納ポケット１０２に収納されることで、従来のような開口カバーに起因するデッドスペースがなくなり、フード１２の側面スペースに観測機器１０４等を取り付けることができる。以下、開口カバー１００およびその開放機構について詳細に説明する。

１．１）開口カバー
図３を参照すれば、６本のシート固定ワイヤＳＦＷ（１）～ＳＦＷ（６）は、一端がワイヤ結合部２０１に結合し、他端が開口部１２ａの六角形の頂点に配置されたワイヤ固定部ＷＦ（１）～ＷＦ（６）にそれぞれ着脱可能に固定される。言い換えれば、シート固定ワイヤＳＦＷ（１）～ＳＦＷ（６）はワイヤ結合部２０１を中心として、開口部１２ａの六角形の頂点へ放射状に配置される。ただし、ワイヤ結合部２０１は、開口部１２ａの中心付近ではなく、収納ポケット１０２により近く配置されてもよい。ワイヤ結合部２０１はリードワイヤ２０２に接続され、リードワイヤ２０２は、後述するように、収納ポケット１０２を通して引込装置１０３に接続されている。

放射状に配置されたシート固定ワイヤＳＦＷ（１）～ＳＦＷ（６）の先端近傍には、シート固定部ＳＦ（１）～ＳＦ（６）がそれぞれ固定される。シート固定部ＳＦ（１）～ＳＦ（６）は、遮光シート１０１を六角形の頂点近傍でそれぞれ固着する。したがって、図３に示すように、六角形の遮光シート１０１は開口部１２ａを覆い、フード１２の奥に位置する光学系を保護することができる。遮光シート１０１が開口部１２ａを覆う遮光状態は、シート固定ワイヤＳＦＷ（１）～ＳＦＷ（６）の全てがワイヤ固定部ＷＦ（１）～ＷＦ（６）に固定されている限り、維持される。

１．２）開放機構
図３～図５に例示するように、フード１２の六角形の筒の一側面に、収納ポケット１０２と引込装置１０３とが取り付けられる。収納ポケット１０２はフード１２の先端側面に配置される。収納ポケット１０２は、図５に例示するように、その上端部が遮光シート１０１を受け入れ可能な幅を有する収納口となり、下がるに従って幅が狭くなるポケット形状を有する。収納ポケット１０２の下端部はリードワイヤ２０２を通す貫通孔が形成されているだけである。収納ポケット１０２はフード１２の側面に取り付けられるが、収納ポケット１０２の上には必要に応じて他の機器を配置可能であるから、デッドスペースとはならない。

引込装置１０３は、衛星が軌道上に到達した時にリードワイヤ２０２を巻き取る機械的あるいは電気的な駆動装置である。引込装置１０３がリードワイヤ２０２を所定の力で引き込むと、リードワイヤ２０２に連結したシート固定ワイヤＳＦＷ（１）～ＳＦＷ（６）がワイヤ固定部ＷＦ（１）～ＷＦ（６）からそれぞれ外れる。なお、図４に例示するように、リードワイヤ２０２が遮光シート１０１を引き込む動作を円滑にするために、収納ポケット１０２の収納口部分１０４が湾曲形成されるか、あるいはローラが設けられてもよい。

なお、シート固定ワイヤＳＦＷ（１）～ＳＦＷ（６）およびワイヤ固定部ＷＦ（１）～ＷＦ（６）は、それぞれ同一の構成および機能を有する。そこで、便宜上、任意のシート固定ワイヤおよびワイヤ固定部を、それぞれ「シート固定ワイヤＳＦＷ」および「ワイヤ固定部ＷＦ」と表記するものとする。以下、シート固定ワイヤＳＦＷの先端が固定されるワイヤ固定部ＷＦについて図６を参照しながら説明する。

図６はシート固定ワイヤＳＦＷとワイヤ固定部ＷＦによるワイヤ固定の一例を示す。ワイヤ固定部ＷＦは、筐体３０１内にスプリング３０２とボール止め３０３を有し、スプリング３０２が所定の力でボール止め３０３を下側に押圧する。ボール止め３０３の下端面は凹形状に形成される。シート固定ワイヤＳＦＷにはシート固定部ＳＦが固定され、シート固定部ＳＦの上面に遮光シート１０１が固着される。また、シート固定ワイヤＳＦＷの先端には、固定ボール３０４を通してカシメ玉３０５が固定される。

シート固定ワイヤＳＦＷの固定ボール３０４は、ボール止め３０３の下端凹部に押圧される。したがって、シート固定ワイヤＳＦＷが矢印Ｐ方向に引っ張られても、所定の係止力以内であれば、固定ボール３０４はボール止め３０３により固定された状態を維持する。シート固定ワイヤＳＦＷが所定の係止力を超えて矢印Ｐ方向に引っ張られると、固定ボール３０４がボール止め３０３を外れる。これにより遮光シート１０１はシート固定部ＳＦと共に開口部１２ａを開放していく。固定ボール３０４がボール止め３０３を係止する力は、スプリング３０２の押圧力とボール止め３０３の下面凹形状とに依存して設定することができる。

１．３）動作
まず、図３に示すように、シート固定ワイヤＳＦＷの固定ボール３０４がワイヤ固定部ＷＦにそれぞれ固定され、遮光シート１０１が開口部１２ａを覆っているものとする。続いて、引込装置１０３が十分な力でリードワイヤ２０２を巻き取り始める。

図７に示すように、引込装置１０３がリードワイヤ２０２を引き込むと、リードワイヤ２０２に接続されたワイヤ結合部２０１がシート固定ワイヤＳＦＷ（１）～ＳＦＷ（６）を引っ張り、まず、ワイヤ固定部ＷＦ（３）およびＷＦ（４）に固定されていたシート固定ワイヤＳＦＷ（３）およびＳＦＷ（４）が外れる。さらに引込装置１０３がリードワイヤ２０２を引き込むと、続いてワイヤ固定部ＷＦ（２）およびＷＦ（５）に固定されていたシート固定ワイヤＳＦＷ（２）およびＳＦＷ（５）が外れ、最後にワイヤ固定部ＷＦ（１）およびＷＦ（６）に固定されていたシート固定ワイヤＳＦＷ（１）およびＳＦＷ（６）が外れる。こうして全てワイヤ固定部ＷＦのシート固定ワイヤＳＦＷが外れると、遮光シート１０１がシート固定ワイヤＳＦＷと共に収納ポケット１０２に収納される。

図８に例示するように、ワイヤ固定部ＷＦ（１）およびＷＦ（６）に固定されているシート固定ワイヤＳＦＷ（１）およびＳＦＷ（６）は固定されたままでも良い。すなわち、シート固定ワイヤＳＦＷ（１）およびＳＦＷ（６）が固定された状態であっても、遮光シート１０１と他のシート固定ワイヤとを収納ポケット１０２に収納することできる。

１．４）効果
上述したように、本実施形態によれば、開口カバー１００をＭＬＩ等の遮光シート１０１で構成し、フード側面に引き込んで収納することで大幅な軽量化を達成でき、衛星のアジリティを向上させることができる。また、従来の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るために、フード側面のスペースを観測機器１０４等の取り付けに利用することができる。

２．第２実施形態
上述した第１実施形態では、フード１２の開口部１２ａが遮光シート１０１により全面が覆われる構成であったが、全面ではなく所定範囲の中心部分を覆うことで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有効に防止することもできる。

図９に例示するように、本発明の第２実施形態による開口カバーは、開口部１２ａの中心部分を覆う大きさの遮光シート４０１を用いる。遮光シート４０１のシート固定ワイヤＳＦＷへの固定方法、シート固定ワイヤＳＦＷのワイヤ固定部ＷＦへの着脱可能な固定方法は、第１実施形態で説明したとおりであるから省略する。

３．第３実施形態
本発明の第３実施形態によれば、図１０および図１１に例示するように、遮光シート１０１（あるいは遮光シート４０１）を収納ポケット１０２に引き込む際、遮光シート１０１やシート固定ワイヤＳＦＷおよびシート固定部ＳＦがフード１２内に入り込まないように、フード１２の開口部１２ａに、ワイヤネット５０１を設けても良い。ワイヤネット５０１は光学鏡１１への入射光を不必要に遮光しないように、また不要な反射光を生じないように、黒色化したワイヤで構成することが望ましい。ワイヤネット５０１は上記目的を達成するための必要最小限の本数であることが望ましく、図１１に示す正六角形の頂点を結ぶネット構成は一例である。

以上、本発明の第１～第３実施形態ではフード１２の開口部１２ａの形状が六角形である例を示したが、開口部１２ａが他の多角形あるいは円形であっても、同様に本発明を適用可能である。

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可能である。

１０ 衛星本体
１１ 光学鏡
１２ フード
１２ａ 開口部
１０１ 遮光シート
１０２ 収納ポケット
１０３ 引込装置
１０４ 観測機器
２０１ ワイヤ結合部
２０２ リードワイヤ
ＷＦ ワイヤ固定部
ＳＦ シート固定部
ＳＦＷ シート固定ワイヤ

Claims (7)

1. 光学機器のフードの開口部を覆う開口カバーであって、
   前記開口部の少なくとも一部を覆う遮光シートと、
   前記開口部の周辺に設けられ、前記遮光シートの複数の端部をそれぞれ前記フードに着脱可能に保持する複数の係止手段と、
   からなり、
   複数のシート固定ワイヤの先端がそれぞれ前記複数の係止手段に着脱可能に固定され、前記複数のシート固定ワイヤに前記遮光シートが固定されており、
   前記開口部を露出する場合、前記遮光シートが前記係止手段から引き離され前記フードの側面に収納される開口カバー。
2. 前記複数のシート固定ワイヤを結合したワイヤ結合部にリードワイヤを接続し、前記リードワイヤを前記開口部の一端から引き込む、請求項１に記載の開口カバー。
3. 光学機器のフードの開口部を覆う開口カバーの開放装置であって、
   前記開口部の少なくとも一部を覆う遮光シートと、
   前記開口部の周辺に設けられ、前記遮光シートの複数の端部をそれぞれ前記フードに着脱可能に保持する複数の係止手段と、
   前記フードの側面に設けられ、前記遮光シートを前記係止手段から外して前記フードの側面に引き込む引込手段と、
   前記引き込まれた前記遮光シートを収納する収納手段と、
   を有し、
   複数のシート固定ワイヤの先端がそれぞれ前記複数の係止手段に着脱可能に固定され、前記複数のシート固定ワイヤに前記遮光シートが固定された、開口カバー開放装置。
4. 前記複数のシート固定ワイヤを結合したワイヤ結合部にリードワイヤを接続し、前記引込手段が前記リードワイヤを前記開口部の一端から引き込む、請求項３に記載の開口カバー開放装置。
5. 前記収納手段が前記フードの側面に設けられ、前記収納手段の下に前記引込手段が設けられた、請求項３または４に記載の開口カバー開放装置。
6. 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、
   前記開口部の周辺に設けられ複数の係止手段が、前記開口部の少なくとも一部を覆う遮光シートを、当該遮光シートの複数の端部で、それぞれ前記フードに着脱可能に保持し、
   前記フードの側面に設けられた引き込み手段が、前記遮光シートを前記係止手段から外して前記フードの側面に引き込み、
   収納手段が、前記引き込まれた前記遮光シートを収納し、
   前記複数の係止手段に複数のシート固定ワイヤの先端をそれぞれ固定し、前記遮光シートが前記複数のシート固定ワイヤに固定された、
   開口カバーの開放方法。
7. 前記複数のシート固定ワイヤを結合したワイヤ結合部にリードワイヤを接続し、
   前記引き込み手段が前記リードワイヤを前記開口部の一端から引き込む、請求項６に記載の開口カバー開放方法。
   

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