JPH0638565B2 - 人工衛星のアンテナ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は人工衛星等に搭載して使用するに適する展開
式のアンテナ反射鏡にかかり特にロケツトで打上げる際
ロケツトへの収納が可能でロケツトから開放された後所
望の大きさに展開することのできるものに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

衛星搭載用反射鏡として、近時、大口径かつ高い鏡面精
度を有するものが求められている。衛星は打上げロケツ
トにより宇宙空間に運搬されるが、一般にロケツトの収
納外径は小さく、またロケツト飛翔時に大きな加速度荷
重を受けるため、大口径アンテナの場合、小さく折り畳
むと同時に適切に全体を支持し、その構造破壊を防止す
る必要がある。

従来、展開型アンテナ反射鏡として、大きな可撓性を有
する鏡面（メツシユフイルム等）を折り畳むもの及び高
い鏡面精度を有する剛い鏡面を折り畳むもの、という２
系統のものが実施されている。前者は大型化に適してい
るが鏡面精度の向上は難しく、使用周波数帯も数ＧＨｚ
以下に制限されている。後者は、今後主流と目される高
周波数帯域での使用に適しているが、いわゆるセンター
フイード形式のものであり、例えば鏡面端部が花弁状に
分割され、各々が中心部に向つて円筒状に組立てられる
ものがある。

例えば第１１図〜第１３図に示されるようなものがあ
る。すなわち、第１１図において、(1)は花弁状に分割
された鏡面部で、たがいちがいに半径方向に折り畳んで
収納される。(2)はパラボラアンテナを支えるフレー
ム、(3)は鏡面部(1)を支えるヒンジ、(４ａ)は収納時の
外側の鏡面部(1)を保持するケーブルである。第１２図
は収納時外側の鏡面部(1)が展開した状態を表わしてお
り、(４ｂ)は内側の鏡面部(1)を保持するケーブルであ
る。第１３図は展開終了後の状態を表わし、(5)はフレ
ーム(2)上に取り付けられた中央鏡面である。

しかしてケーブル(４ａ)が爆管式カツターなどで切断さ
れると外側の鏡面部(1)はヒンジ(3)の展開スプリングの
力で展開し、所定の位置でラツチされる。次に内側の鏡
面部(1)を保持するケーブル(４ｂ)が爆管式カツターな
どで切断され、内側の鏡面部(1)が展開、ラツチされ
て、パラボラアンテナの展開は完了する。

従来のこの種アンテナは以上のように展開するために、
回転対称鏡面に適するものであり、オフセツト鏡面のよ
うな回転非対称構造の収納・展開への適用は本来適さな
いうえに、鏡面を多数に分割して、多くの展開機構が必
要になるなどの欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、折り畳んだ
状態で可及的に小型化、薄形化を図り、ロケツトへの収
納性を改善すると共に特に人工衛星に使用するに適する
オフセツトフイードアンテナにこのような展開機構を採
用したものに関する。

〔発明の概要〕

すなわち、各鏡面部を３つの部位に分割し、人工衛星の
打ち上げ時にコの字形に折り曲げられた状態でロケツト
に収納され、打ち上げ後これがパラボラ鏡面となるよう
展開することができるようにしたものである。

〔発明の実施例（構成）〕

以下第１図〜第１０図に示される本発明の一実施例につ
いて説明すると、(11)は人工衛星本体で、これと一体的
に突出して角錐状のアンテナ支持タワー(12)（以下タワ
ーと称する）が設けられる。

このタワー(12)の底部には主反射鏡(13)が、上部には副
反射鏡(14)が設けられ、オフセツトフイードアンテナが
構成されるものである。

前記主反射鏡(13)は、第１図に示されるように中央反射
鏡面部（以下鏡面部Ａと称する）、両側の反射鏡面部
（以下鏡面部Ｂと称する）の３枚の鏡面部により一つの
パラボラ面として構成されるもので、第７図のトラス組
立基本構成に基き第３図〜第６図に示されるようにトラ
ス組立Ａ_１及びＢ_１を構成するものである。すなわち、
これら鏡面部Ａ及びＢは、多数のトラスＡ_２…及びＢ_２
…を多数の継手Ａ_３…及びＢ_３…により組立た構成であ
る。なお、ｘ…は両鏡面部Ｂが展開してパラボラ鏡面に
なつたとき、鏡面部Ａと鏡面部Ｂ接続部の各所において
作用するラツチ装置（細部は省略）で、この装置ｘが作
用することにより機械的にパラボラ面が展開維持できる
ようになるものである。そして、このパラボラ面に第３
図〜第５図に示されるような反射薄膜Ａ_４，Ｂ_４が張設
されるものである。前記多数のトラスＡ_２…，Ｂ_２…，
継手Ａ_３…及び各反射薄膜Ａ_４，Ｂ_４はＣＦＲＰ（炭素
繊維強化プラスチツク）等の先進複数材料ＡＣＭ（Adva
nced Composite Meterials）などを用いた軽量且つ高強
度の部材である。

これら各鏡面部Ａ及びＢは第３図及び第４図に示される
ように、各鏡面部の接合部の一端部に設けられる第１の
ヒンジ装置(15)，(15)と他端部に設けられる第２のヒン
ジ装置(16)，(16)の各２組により連結されている。

前記一方の第１のヒンジ装置(15)は、その回転支持軸(1
5a)が鏡面部Ａの側端より適当内方へ寄つた位置（以下
オフセツト位置という）であり、また前記鏡面部Ａの支
持構造部内に位置している。そしてこの回転支持軸(15
a)には、鏡面部Ｂの対向位置より延出してアーム(15
b₁)，(15b₂)及び前記回転支持軸(15a)の同軸端部におい
て、この回転支持軸(15a)を絶えず前記鏡面部Ｂが展開
する方向に回動作用するようこの回転支持軸(15a)に同
軸的に捲装したコイルばね(15b)を備えたもので、第５
図及び第６図の状態から鏡面部Ｂが実線矢印（第５図及
び第６図）の方向に開き勝手に回動し、第３図のように
パラボラ面を形成するようになるものである。

なお、対称位置にある他方の第１のヒンジ装置(15)につ
いては、前述の第１のヒンジ装置と左右対象の関係であ
るので説明は省略する。

次に前記第２のヒンジ装置(16)，(16)は、前記第１のヒ
ンジ装置(15)，(15)のそれぞれの回転支持軸と(15a)及
び(16a)とが同軸位置にある。そしてオフセツト位置に
設けた回転支持軸(16a)と鏡面部Ｂの対向位置より延出
して前記回転支持軸(16a)に至るアーム(16b₁)，(16b₂)
及び前記回転支持軸(16a)を回動作用するようにこの回
転支持軸(16a)に同軸的に捲装したコイルばね(16c)を備
えたもので、前記コイルばね(15b)と共働するように作
用するものである。対称位置にある他方の第２のヒンジ
装置(16)については、前述の第１ヒンジ装置と左右対象
の関係であるので説明は省略する。(17)…はタワー(12)
の先端部において両鏡面部Ｂに対向して突出配置された
当該鏡面部Ｂの第１の保持装置で、これは第８図に示さ
れるようにタワー(12)（想像線図示）より延出して設け
た保持具(18)に取付けられたもので、鏡面部Ｂの自由端
側の継手部に対向した前記保持具に対し、連結固定され
るものである。このとき鏡面部Ｂは、前記第１のヒンジ
装置(15)のコイルばね(15b)及び前記第２のヒンジ装置
(16)のコイルばね(16c)の作用力に抗して開き勝手に取
付けられる。すなわち、この第１の保持装置は、保持具
(18)の金具(18a)側にボルトキヤツチヤー(18b)及びパイ
ロ(18e)を内蔵したナツトホルダー(18c)が設けられ、他
方鏡面部Ｂ側にはボルトキヤツチヤー(18b)に対向位置
し、ボルト(18d)を備えた継手Ｂ_３が設けられる。

前記第１のヒンジ装置(15)は、第８図〜第１０図に示さ
れるように鏡面部Ｂの回転支持側において軸座(15c)が
アーム(15b₁)及び(15b₂)を介して若干張り出した位置に
設けられる。

一方鏡面Ａ側には第１０図に示されるように前記軸座(1
5c)と同一中心位置に軸受座(15i)が設けられ、この軸受
座(15i)に前記軸座(15c)を介して鏡面部Ｂが回転支持さ
れるようになつている。

前記軸受座(15i)は、第１０図のようにトラスＡ_２を介
して固定されている固定部材(15d)に矢印方向に付勢力
が加わるよう支持されている。前記固定部材(15d)には
前記第１の保持装置(17)と同様な第２の保持装置(19)が
設けられている。これは、鏡面部Ａがナツトホルダー(1
5e)，支持腕(15f)を介してタワー(12)に保持される。前
記ナツトホルダー(15e)内には前述のナツトホルダー(18
c)と同様、ボルトキヤツチヤ(15g)及びパイロ(15h)を内
蔵したナツトホルダー(15e)が設けられるもので、鏡面
部Ｂが展開した後、それが後述するように前記タワー(1
2)から更に展開するまでの間、作動しないようになつて
いるものである。

なお、(20)，(20)は、第１図及び第２図に示されるよう
に主反射鏡(13)をタワー(12)に対して矢視方向にすなわ
ち第１図の状態から第２図の状態に展開できるよう鏡面
部Ａの前記第２のヒンジ装置(16)の近部に前記タワー(1
2)との間に設けた第３のヒンジ装置である。この第３の
ヒンジ装置(20)は基台(20a)から放射状に延びたアーム
(20b)〜(20e)により鏡面部Ａの端部において、この鏡面
部Ａの各継手Ａ_３…，前記アーム(20b)〜(20e)が結合さ
れ、更に前記基台(20a)は、この基台(20a)より延出して
設けた回転支持軸(20h)に捲装したコイルばね(20g)を備
えたもので、前記第２の保持装置(19)が作動することに
よりその保持が解除され、主反射鏡(13)が第２図の状態
すなわちアンテナの折り畳み状態より矢印の方向へすな
わち展開方向への付勢力がかけられるよう作動するもの
である。

〔発明の実施例（作用）〕

本発明は以上のように構成されたものであつて、次にそ
の作用について説明する。

第２図のような状態すなわち、主反射鏡(13)が予め人工
衛星(11)のタワー(12)に第３のヒンジ装置(20)を介して
装着された状態で打ち上げロケツト（想像線図示）の上
部に収納される。これがロケツトにより例えば静止軌道
上に打ち上げられる。打ち上げられ軌道上を周回する過
程で地上局などからのコマンドでアンテナが展開される
ものである。すなわち、第２図，第４図〜第６図のよう
にタワー(12)を囲うようにコの字形に折り畳まれた主反
射鏡(13)は地上局からコマンドが送られてくると先ず第
８図に示される第１の保持装置(17)が解除される。

すなわち、コマンド信号によりパイロ(18e)が作動し、
起爆作用によりボルトキヤツチヤー(18b)が破壊され、
ボルト(18d)とナツト（図示せず）との係合が外れる。
なお、この第１の保持装置(17)は、１つの鏡面部Ｂに対
称的に設けられているもの及び他方の鏡面部Ｂのものも
含め合計４つの第１の保持装置(17)…が同時に作動する
ものである。この第１の保持装置(17)…の解除により両
鏡面部Ｂは回転支持軸(15a)を支点として第５図及び第
６図の矢印方向に略９０゜回動して停止する。すなわち
両鏡面部Ｂともコイルばね(15b)及び(16b)の作用により
回動力が付勢され、第８図に示される状態から第９図に
示されるような回転支持軸に位置する第１のヒンジ装置
(15)の軸座(15c)と鏡面部Ｂの軸受座(15i)を支点として
回動し、（第２のヒンジ装置(16)側は同様作動につき説
明を省略する）鏡面部Ａとともに第３図に示されるよう
にパラボラ面を形成する位置にまで展開するものであ
る。そして、ラツチ装置ｘの作動によりパラボラ面が展
開維持される。

次に、前記第１の保持装置(17)の作動により若干の時間
遅れて第３のヒンジ装置(20)の第２の保持装置(19)が作
動し、それまでタワー(12)に保持されていた状態が解除
され、第２図に示されるように主反射鏡(13)がタワー(1
2)から展開するものである。

すなわち、地上局からのコマンドにより前記第１の保持
装置(17)と同様に第２の保持装置(19)は、第１０図に示
されるパイロ(15h)の作動による起爆作用によりボルト
キヤツチヤー(15g)が破壊され、ボルト(15j)ナツト（図
示せず）との係合が外れる。なお、対称位置にある他方
の第２の保持装置(19)については説明を省略する。この
ようにナツトが外れると、第３図のヒンジ装置(20)のコ
イルばね(20g)が主反射鏡(13)に対して第２図の矢印の
ように展開方向へ付勢力が作用するようになる。する
と、鏡面部Ａ側にボルトが付属したまま第２の保持装置
(19)から解除されることになる。従つて主反射鏡(13)は
第３図及び第６図に示されるようにタワー(12)に対する
回転支持軸(20h)を支点としてコイルばね(20g)の作用に
より第１図に示される所定の位置（副反射鏡(14)との関
係位置）まで展開するものである。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように、中央反射鏡面部Ａ，この両側に
ヒンジ装置を介して折り畳み自在に設けられる折り畳み
反射鏡面部Ｂ，Ｂを有し、この鏡面部を折り畳んだと
き、人工衛星本体のタワーを囲うようにコ字形に折り畳
まれるようにしたから、通常この種アンテナを搭載した
際、タワーの周囲にできるいわゆるデツドスペースにこ
のタワーを囲うように収納することができ、限られた大
きさのロケツト胴体内に極力面積の大きいパラボラアン
テナを有する人工衛星を搭載することができるものであ
る。

また、本発明によるヒンジ装置は、折り畳み反射鏡面部
の回転支持軸を鏡面部Ａ及びＢの接合部からオフセツト
位置に設けたから折り畳んだ状態で全体の収納時占有域
を小さくできると共に、タワーとの間隙をより小さくす
ることができ、特に第６図に示されるように、アンテナ
支持タワーの横幅寸法すなわちＬ寸法に応じてオフセツ
ト位置すなわちＫ寸法を適宜に決めることができる。従
つて鏡面部Ａ及びＢとアンテナ支持タワーとの間隙をよ
り少なくすることができ、換言すればその分よりデツド
スペースの活用ができ、特にロケツト内の限られた部分
に対し、コンパクトに収納することができるものであ
る。

更に、前記オフセツト位置が鏡面部Ａの側部投影面にお
いてＫ′寸法分、内方に位置するようにしたから、この
ヒンジ装置自体を鏡面部Ａの壁面内に装着することがで
き、デツドスペースの活用を図ることができるものであ
る。

更にまた、折り畳み反射鏡面部には、常時展開方向へ付
勢されるばね装置が設けられるとともに前記タワーには
前記折り畳まれた状態の折り畳み反射鏡面を常時保持す
る保持機構が設けられこれの解除により前記折り畳み反
射鏡面部が自動的に展開されるようにしたから、ロケツ
トが打ち上げられるときには各反射鏡面部はタワーに対
して保持されているロケツトの打ち上げ時の衝撃などに
対する十分な強度を備えることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１０図は本発明を示す図で、第１図はアンテ
ナを展開した状態の人工衛星の要部斜視図、第２図はア
ンテナを折り畳んだ状態の人工衛星の要部側面図、第３
図はアンテナ本体の展開した状態の背面図、第４図は第
３図のアンテナ本体の折り畳んだ状態の背面図、第５図
は第４図のＸ矢視図、第６図は第４図のＹ矢視図、第７
図はアンテナ展開状態でのトラス組立の斜視図、第８図
はアンテナの展開機構を示す第５図のイ及びロ矢印方向
よりみたアンテナ装置の拡大斜視図、第９図は第８図の
状態からアンテナが展開した状態を示す要部斜視図で第
１０図は第８図のＺ部の拡大斜視図である。第１１図〜
第１３図は従来例を示す図で、第１１図はアンテナの折
り畳み状態を示す図、第１２図は一部展開した状態を示
す図で、第１３図は展開完了後の状態を示す図である。 (11)……人工衛星本体、(12)……アンテナ支持タワー、
(13)……主反射鏡、(14)……副反射鏡、(15)……第１の
ヒンジ装置、(16)……第２のヒンジ装置、(17)……第１
の保持装置、(18)……保持具、(19)……第２の保持装
置、(20)……第３のヒンジ装置、Ａ……中央反射鏡面
部、Ｂ……折り畳み鏡面部、Ａ_１，Ｂ_１……トラス組
立、Ａ_２，Ｂ_２……トラス、Ａ_３，Ｂ_３……継手、
Ａ_４，Ｂ_４……反射鏡膜、ｘ……ラツチ装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中央反射鏡面部と、この中央反射鏡面部の
   両端部に設置されるヒンジ装置と、このヒンジ装置を介
   して前記中央反射鏡面部の両側で、折り畳み自在に設け
   られる折り畳み反射鏡面部と、人工衛星本体から一体的
   に突出し、前記中央反射鏡面部及び前記折り畳み反射鏡
   面部を支持するアンテナ支持タワーと、前記折り畳み反
   射鏡面部の折り畳み時には、前記中央反射鏡面部及び前
   記折り畳み反射鏡面部が前記アンテナ支持タワーをコ字
   形に囲い込み折り畳むアンテナ折り畳み手段と、を具備
   し、前記ヒンジ装置の回転支持軸が、前記中央反射鏡面
   部と前記折り畳み反射鏡面部の接合部から前記中央反射
   鏡面部側にオフセットした位置にくるようにしたことを
   特徴とする人工衛星のアンテナ装置。
2. 【請求項２】前記オフセット位置が中央反射鏡面部の支
   持構造部内に位置するようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲１項記載の人工衛星のアンテナ装置。
3. 【請求項３】前記折り畳み反射鏡面部には、常時展開方
   向へ付勢されるバネ装置が設けられるとともに前記アン
   テナ支持タワーには、折り畳まれた状態の前記折り畳み
   反射鏡面部を常時保持する保持機構が設けられ、これの
   解除により前記折り畳み反射鏡面部が自動的に展開され
   るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載の人工衛星のアンテナ装置。