JPH0752806B2 - 広がることのできる反射器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、主として大気圏外の環境でアンテナ等として
使用されるように設計された型式の広がることができか
つ皿状の構造体に関する。特に、本発明は非常にコンパ
クトな折りたたみ状態と大きくされた直径方向寸法の広
がり状態との間で折りたたむことができる、広がること
のできる反射器に関する。

従来の技術 一般的に、折りたたむことができかつ広がることができ
る皿形構造体が比較的良く知られており、かかる皿形構
造体は例えば無線信号の送信及び／又は受信のためのア
ンテナ等を構成するように大気圏外の分野で広く使用さ
れた。かかる折りたたみ可能な構造体は有利には、大気
圏外への送り出しのために宇宙船内にコンパクトに収納
することができ、次に所望の広げられた皿形の形状に広
げることができる。かかる皿形構造体の例は、米国特許
第3,064,534号、第3,176,303号、第3,286,270号、第3,3
60,798号、第3,377,594号、第3,383,692号、第3,397,39
9号、第3,617,113号、第3,699,576号、第3,717,879号、
第3,715,760号、第4,315,265号に見える。

発明が解決しようとする問題点 １つの共通の形態では、宇宙の分野の折りたたむことが
できかつ広がることのできる皿構造体は、例えばフオイ
ル等の導電性反射面をもつ可撓性材料を支持するように
設計された軽量フレーム構成要素のネツトワークで作ら
れていた。かかる構造体は打ち上げのためのコンパクト
な収納には好適であるが、大気圏外で広げられた皿形の
形状に広げることは所望の軽便さ及び信頼性の程度によ
つては起こらなかつた。さらに、可撓性反射材料は、例
えば放物面のアンテナに要求されるような高分解能及び
／又は高周波の分野に必要な精度の反射面の形状をもた
なかつた。

その他の既知の広がることのできる皿構造体は反射面の
形状を精確にするために剛性要素すなわちパネルで作ら
れた。しかしながら、大多数のかかる剛性皿構造体は困
つたことには、設計及び組立てが複雑であり、しかも満
足のゆくコンパクトな状態に折りたたむことができず、
さらに、広がりが確実でないということが分つた。米国
特許第3,715,650号及び第4,215,265号に示すもののよう
な、宇宙で確実に広がることができるように設計された
改良剛性皿構造体は直径方向寸法の増大に対して比較的
大きな収納エンベロプを必要とし、それにより広げられ
たときに皿構造体に適度の寸法上の制約を与えた。

したがつて、皿形構造体が宇宙船の積荷用仕切室内に収
納しうるように非常にコンパクトな状態に折りたたむこ
とができ、さらに、皿形構造体が宇宙で迅速容易かつ確
実に、満足のゆく幾何学的精度をもつ広がり状態まで広
がることのできるような、特に大気圏外の環境でアンテ
ナ等として使用されるように設計された改良皿形構造体
への大きな要求がある。

問題点を解決するための手段 本発明によれば、特に大気圏外の環境で、アンテナ、ソ
ーラーレフレクタ、又はその他の必要な皿形構造体とし
て使用される改良した広がることのできる反射器を提供
する。改良反射器は、周囲が複数のヒンジ状に相互連結
された剛性パネルにヒンジ連結された剛性中央皿により
構成された剛性内側皿状部分を有す。これらの剛性パネ
ルは順次、可撓性反射材料の外側リングを支持した複数
の外方に放射状に延びた延長リブ又はロツドによつて構
成される反射器の外側リング部分を支持する。

本発明の好ましい形態では、改良した広がることのでき
る反射器の内側皿状部分は全体として、米国特許第3,71
5,760号に示しかつ説明した折りたたむことのできる皿
形構造体に相当する。特に、剛性中央皿は所定の回転面
例えばパラボナアンテナの場合放物面の一部として形成
され、剛性中央皿の中心は放物線の頂点に一致する。剛
性中央皿の直径方向寸法は全体として、宇宙船の例えば
いわゆるスペースシヤトルの積荷用仕切室内の有効収納
容積により構成される円筒形収納エンベロプに相当する
ように選択される。

中央皿によつて支持された剛性パネルは複数のパネル組
立体をなし、各パネル組立体は中央皿にヒンジ連結さら
た弧状主パネルを有し、該主パネルはさらに一対の同様
に弧状の側パネルにヒンジ連結され、該側パネルは順
次、隣接したパネル組立体の側パネルにヒンジ連結され
ている。パネル組立体のヒンジ連結部は、円筒形収納エ
ンベロプ内に配置される折りたたみ状態と、剛性パネル
が回転面に位置するような広がり状態との間のパネルの
運動に応じるように設計されている。

反射器の外側リング部分は広がり状態では有効寸法を全
体的にかなり大きくし、かくして、円筒形収納エンベロ
プの直径方向寸法を全く大きくする必要なく、反射器の
性能を全体的に著しく高める。好ましい形態では、延長
リブは内側皿状部分の剛性パネルにヒンジ連結され、或
いは周囲が適当にこれら剛性パネルに取り付けられ、こ
れらのリブは、適当に表面付けされた反射膜、金属メツ
シユ材料等のような可撓性反射材料の外側リングを支持
する。これらの延長リブは円筒形収納エンベロプ内で折
りたたみ状態まで折りたためるように設計され、可撓性
反射材料は延長リブの間に吊り下げられかつ折りたたま
れる。広がつたとき、ばね又は他の弾性手段のような付
勢手段が延長リブを広がり状態まで移動させ、可撓性反
射材料は広がつた剛性内側皿状部分を囲む外側リングの
形をなして引張り状態の伸ばされる。延長リブは広がつ
たとき所定の回転面内に位置するように各々彎曲自在に
形作られており、また、好ましくは前記回転面に対する
延長リブの移動を保証し、この回転面で延長リブの移動
を止めるための停止手段が設けられる。

本発明の改良された折りたたむことができかつ広がるこ
とのできる反射器は、代表的には剛性中央皿のキール側
に設けられた支持構造体によつて宇宙船の積荷用仕切室
内に確実に収納することができる。剛性トラスが折りた
たまれた剛性パネル及び折りたたまれた外側リング部分
内で剛性中央皿から中央に延び、かつ、収納のために延
長リブの外端を折りたたみ状態に解除自在に保つ接合取
り付け具を支持した自由端をもつている。

本発明の他の特徴及び他の利点は、例示として本発明の
原理を示す添付の図面と関連してなされる以下の詳細な
説明から一層明らかになろう。

添付の図面は本発明を示している。

実施例 例示の図面に示すように、全体を参照番号10で示し、特
に、大気圏外の環境でアンテナ等として使用する改良さ
れた広げることのできる反射器が提供されている。改良
反射器10は可撓性の外側リング部分14によつて囲まれた
剛性の内側皿形部分12を有し、これらの部分12,14は第
１図で分かるように広げたとき協働して比較的大きな直
径方向寸法の反射構造体を構成するが、第２図に示すよ
うに比較的コンパクトな荷積みエンベロプ内に嵌り込む
ように折りたたむことができる。

本発明の改良反射器10は特に、大気圏外の環境で無線信
号の送信及び受信用アンテナとして使用しうるように設
計されているが、その他の空間や非宇宙空間で用いられ
る装置、例えば太陽光反射器等も意図している。反射器
10は有利には、第２図に示す折りたたみ状態にたため、
それによつて、内側皿状部分12の一部をなす剛性中央皿
16の直径方向寸法で定められる非常にコンパクトでかつ
円筒形の荷積みエンベロプ内に嵌込むように設計されて
いる。内側皿状部分12の残部及び外側リング部分14は、
大気圏外への打ち上げの際、シヤトル宇宙船のような宇
宙船20の積荷用仕切室18（第１図）内に嵌り込むよう
に、上記のように構成された荷積みエンベロプ内の位置
まで折りたたむことができる。反射器10の使用を望む場
合、該反射器10の折りたたみ部分を広げられた状態すな
わち使用状態（第１図）まで迅速、容易かつ確実に広
げ、それにより米国特許第3,715,760号又は第4,315,265
号に示す型式の剛性要素の反射器よりも大きくかつ同一
荷積みエンベロプの制約と匹敵しうる全径又は口径をも
つ高性能の反射面を形成する。改良反射器の剛性の内側
皿状部分12は高性能の作業能力をもたらすために高精度
の反射面の形状寸法を備え、これに対して可撓性外側リ
ング部分14は内側皿状部分12に厳密に適合し、その結
果、全体的な口径を大きくすることにより性能全体を高
め、さらに可撓性の外側リング部分14は多重周波数に対
する能力を反射器に与えている。

第１図〜第４図に詳細に示すように、改良反射器10の好
ましい剛性内側皿状部分12は構造及び作用が全体とし
て、前記米国特許第3,715,760号に示しかつ説明した剛
性のたたむことができる皿構造体と同じであり、ここに
この米国特許を参考文献として掲げる。特に、剛性内側
皿状部分12は、代表的には比較的軽量であるが構造上、
剛性の材料、例えば、アンテナの場合には、片側が高い
導電率の反射材で内張りされたハニカム構造で形成され
た中央皿16を有している。この中央皿16は所定の幾何学
的回転面の一部に相当するように形作られ、例示の図面
は中央皿16をパラボラアンテナとして用いるために放物
面の頂部として示している。

剛性中央皿16は、内側皿状部分12を構成しかつ同様に比
較的剛性であるが軽量の材料でできていてしかも中央皿
16に対し上述したような反射面をもつ、周囲に並んだ剛
性のパネルをヒンジ連結で支持している。これらの剛性
パネルは中央皿16の周囲に配置された複数のパネル組立
体22として構成され、各パネル組立体は側パネル26の対
の間に配置された主パネル24を有している。主パネル24
及び側パネル26は全て使用状態にあるときには、中央皿
16と共通でありかつこれと直接隣接した回転面内に位置
するように弧状の形状をもつていることは重要である。

パネル組立体22の剛性の主パネル24及び側パネル26は、
前記米国特許第3,715,760号に示しかつ説明したのと同
一の方法で中央皿16に対しかつ互いに対してヒンジ連結
されている。特に、各主パネル24は、折りたたみ状態
（第２図）と広がり状態（第１図）との間を回動しうる
ように円周方向に間隔をへだてた一対のヒンジ28によつ
て中央皿16の周囲にヒンジ連結される。広がり状態への
主パネル24の移動は望ましくは、適当なばね（図示せ
ず）をヒンジに組み込むことにより又はその他の付勢手
段を使用することにより、これら当業者には周知の方法
で自動的に行なわれる。さらに、種々の主パネル24は望
ましくは、前記米国特許第4,315,265号に示しかつ説明
した型式の自在リンク仕掛け30により同時に広がるよう
に互いに連結されており、かかる米国特許第4,315,265
号をここに参考文献として掲げる。中央皿16と主パネル
24とを連結したダンパー32が広がり状態への移動速度を
調節する。

剛性側パネル26は各々、半径方向に間隔をへだてた一対
のヒンジ34によつて関連した主パネル24に連結され、こ
れらのヒンジ34のうち１つを例示として第３図に示す。
図示したように、この側パネルのヒンジ34は、ボルト39
又はその他の留め具によつて隣接した主パネル24及び側
パネル26の後側にそれぞれ固定された一対のヒンジ片3
6,38を有している。これらのヒンジ片36,38はピボツト
ピン40により互いに回動自在に連結され、ピボツトピン
40は折りたたみ状態と広がり状態との間のパネルの相対
的な回動運動に応じるように適当な角度をなして取り付
けられている。

各パネル組立体22の側パネル26は順次、半径方向に間隔
をへだてた一対のヒンジ42によつて隣接したパネル組立
体の隣接した側パネルにヒンジ連結されている。これら
のヒンジ42のうち例示の１つが第４図では、ボルト45又
はその他の適当な留め具によりそれぞれ２枚の側パネル
26に固定されかつ、折りたたみ状態と広がり状態との間
のパネルの運動に応じるのに必要な角度をなして取り付
けられたピボツトピン46により互いに枢着された一対の
ヒンジ片43,44を有するように示されている。隣接した
側パネル26を広がり状態に向けて付勢するためのばね48
が設けてあり、また、隣接した側パネルの後側に係合
し、それにより広がり状態に達したときに相対的な回動
運動をそれ以上行なわせないようにするための停止ボル
ト50等がヒンジ片43によつて調節自在に支持されてい
る。

可撓性外側リング部分14は、折りたたまれたときに円筒
形荷積みエンベロプ内に容易に嵌り込む構造をもつ広げ
ることのできる反射器10の直径方向の寸法を実質的に大
きくする。外側リング部分は、全体的に剛性内側皿状部
分12から半径方向外方に突出し、かつ選択された可撓性
反射器材料54の環状外側リングを支持した複数本の軽量
延長ロツド52によつて構成されている。広げられたと
き、延長ロツド52は、可撓性反射器材料54を、内側皿状
部分12と共通でありかつこれに直接隣接した回転面内に
支持するために長さ方向に彎曲した形状をもつている。
可撓性反射器材料は広げられた延長ロツド52によつて引
張り状態の伸ばされ、かくしてロツド52の間に複数の平
らな面部分を形成する。重要なことには、これらの平ら
な面部分はそれぞれ回転面と厳密に一致するように比較
的多くの数形成され、回転面からのはみだしは平らな面
部分を反射器の周囲領域に限定し、さらに反射器の直径
方向の寸法を全体的にかなり大きくすることにより十分
相殺される。

好ましい形態では、第５図〜第７図に示すように、延長
ロツド52はばね押しヒンジ56によつて各剛性主パネル24
の周囲の中央個所にヒンジ連結されている。特に、これ
らのヒンジ56は各各、ボルト等により隣接した主パネル
24の後側に固定されかつ、ピボツトピン58を介して上ブ
ラケツト59に連結された内ブラケツト57を有し、上ブラ
ケツト59は隣接した延長ロツド52の半径方向内端部内に
受け入れられかつこの内端部内に固定された管状マウン
ト60を有している。ばね61が２つのブラケツト57,59間
で反作用して延長ロツド52を常時、第９図及び第10図で
順番に見て折りたたみ状態から広がり状態に向けて付勢
し、上ブラケツト59によつて支持された調節可能な停止
ボルト62が、広がり状態に達したときにもうそれ以上回
動させないように下ブラケツト57と係合できる。

加うるに、本発明の例示の形態では、一対の延長ロツド
52が第５図及び第８図に示すような円周方向に間隔をへ
だてた一対のばね押しヒンジ56′によつて剛性側パネル
26の各々にヒンジ連結されている。これらのヒンジ56′
は各々、下及び上のブラケツト57′,59′、ピボツトピ
ン58′、付勢ばね61′及び停止ボルト62′を有すること
により全体として上記ヒンジ56に相当する。しかしなが
ら、これらの延長ロツドを側パネル26と一緒に折りたた
み状態と広がり状態との間を回動させるのに必要な複数
なヒンジ作用に応じるために、上ブラケツト59′に取り
付けられた管状マウント60′は隣接した延長ロツドの下
端の中に回転自在に受け入れられ、かつ環状クリンプ63
が、ロツドとマウントとの分離を阻止するためにロツド
及びマウントの中に形成されている。変形例として、他
の型式の複合及び／又はスキユー ヒンジ構造を使用す
ることができる。

可撓性反射材料54は任意適当な方法で、例えば第９図及
び第10図に示すような長さ方向に間隔をへだてた複数の
ループ形留め具64によつて延長ロツド52にしつかりと取
り付けられている。変形例として、溶接を含む任意他の
固定手段を使用することができる。ただし、かかる固定
手段は選択された反射材料の種類に適合することが条件
である。例えば、或る場合には、反射材料は適当な反射
前面例えば導電性の表面をもつ可撓性膜であつてもよ
い。反射材料の他の種類としては、例えば或る信号の送
信周波数に適合したメツシユ間隔をもつ反射及び／又は
導電性メツシユがある。

上述した改良反射器10は剛性内側皿状部分12の要件に制
約された直径方向の寸法をもつ比較的小さなエンベロプ
内にコンパクトに収納することができる。かくして、反
射器10を例えば、第２図に示すように剛性中央皿16のキ
ール側に常時しつかりと連結された適当な支持構造体66
によつて第２図で分かるように収納することができる。
中央皿16から見て、折りたたまれた主及び側パネル24,2
6及び折りたたまれた延長ロツド52は中央皿16に対し全
体的に軸線方向に延び、かつ反射材料54をエンベロプ内
にゆるく折りたたんでエンベロプ内に閉じ込められてい
る。代表的には中央アンテナトラス70の自由端に設けら
れた接合用取付け具68が取外し自在に、延長ロツド52の
外端を折りたたみ状態に保つている。この状態では、反
射器を宇宙船20の内に入れた状態で大気圏外に送り出す
ことができる。

使用を臨むときには反射器10を宇宙船の積荷用仕切室18
から取り出し或いは露出させることができる。その際、
接合用取付け具を花火のように又は他の適当な解除手段
により取り外すことができ、すると主及び側パネル24,2
6は種々のばね押しヒンジの作用で延長ロツド52と同時
に広がり位置まで広がる。かくして、完全な広がりは迅
速容易かつ確実である。

本発明の改良反射器10の種々の修正は上述の説明から容
易に明らかである。例えば、第10図で見て、剛性主パネ
ル24に取り付けられた延長ロツド52を剛性ブラケツト72
により剛性主パネル24にしつかりと取り付けることがで
き、この場合、ロツドには、応力下での折りたたみ状態
までの運動に応じるのに十分なレジリエンスをもたせ
る。しかしながら、広がりの際、これらのロツドのレジ
リエンスは付勢力をもたらして広がり状態まで自動的に
運動させることができる。したがつて、この修正及びそ
の他の修正は特許請求の範囲に記載されたことを除き制
約なく本発明の範囲に包含される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の新規な特徴を具体化し、かつ宇宙船に
よつて支持された広がり状態で示す広がることのできる
反射器を示す斜視図である。 第２図を収納のために折りたたみ状態で示す反射器の拡
大側面図である。 第３図は第２図の３−３線における拡大部分断面図であ
る。 第４図は第１図の４−４線における拡大部分断面図であ
る。 第５図は第２図の５−５線における、幾分概略的な形で
示す部分断面図である。 第６図は第５図の６−６線における拡大部分断面図であ
る。 第７図は第１図の７−７線における拡大部分断面図であ
る。 第８図は第１図の８−８線における拡大部分断面図であ
る。 第９図は第２図の９−９線における部分断面図であり、
折りたたみ状態の改良反射器の一部を示す図である。 第10図は第９図と同様な部分断面図であるが反射器を広
がり状態で示す図である。 第11図は第10図と同様な部分断面図であるが本発明の変
形例を示す図である。 10……広がることのできる反射器、12……剛性内側皿状
部分、14……可撓性外側リング部分、16……剛性中央
皿、22……パネル組立体、24……主パネル、26……側パ
ネル、28,34,42……ヒンジ、52……延長ロツド、54……
反射材料。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の回転面と一致して形成された剛性中
   央皿と、該中央皿の周囲に設けられた複数のパネル組立
   体とを備えた内側剛性皿状部分を有し、該パネル組立体
   が各々、前記中央皿の周囲にヒンジ連結された剛性主パ
   ネル、及び該主パネルの両側にヒンジ連結された一対の
   剛性側パネルを有し、各パネル組立体の前記側パネルが
   順次、前記パネル組立体のうちの隣接したものの側パネ
   ルにヒンジ連結され、前記パネル組立体の前記主パネル
   及び側パネルが各々弧状の形状をもちかつ前記中央皿の
   直径方向寸法によって構成された円筒形収納エンベロプ
   内に配置される折りたたみ状態と前記中央皿の周囲に隣
   接した位置で前記回転面内に位置した広がり状態との間
   を一緒に移動でき、さらに、前記パネル組立体の周囲か
   ら半径方向外方に突出し、かつ前記パネル組立体に対
   し、前記主パネル及び側パネルが折りたたみ状態にある
   ときに前記収納エンベロプ内に配置される折りたたみ状
   態と、広がり状態にあるときに前記主パネル及び側パネ
   ルの周囲に隣接した位置で前記回転面内に位置した広が
   り状態との間を移動できる複数本の弧状延長ロッドと、
   全体的に環状の形状をなしかつ前記延長ロッドによって
   支持された可撓性反射材料とを備えた外側リング部分を
   有し、該反射材料が前記折りたたみ状態では延長ロッド
   の間にゆるく折りたたまれ、前記広がり状態では前記延
   長ロッドの間で引張り状態に伸ばされ、前記回転面は放
   物面であり、前記中央皿、前記主パネル、側パネル及び
   前記可撓性反射材料は前記放物面の内面に設けられた導
   電手段を有している、ことを特徴とする拡がることので
   きる反射器。
2. 【請求項２】前記回転面は放物面であり、前記中央皿は
   前記放物面の頂部である特許請求の範囲第１項記載の反
   射器。
3. 【請求項３】前記中央皿、前記主及び側パネル及び前記
   可撓性反射材料は前記放物面の内面に設けられた導電手
   段を有する特許請求の範囲第２項記載の反射器。
4. 【請求項４】前記パネル組立体及び前記延長ロッドを広
   がり状態へ付勢するための手段を備える特許請求の範囲
   第１項記載の反射器。
5. 【請求項５】広がり状態への前記パネル組立体の移動速
   度を調節する手段を備える特許請求の範囲第１項記載の
   反射器。
6. 【請求項６】前記延長ロッドが広がり状態に達したとき
   前記パネル組立体に対する前記延長ロッドの運動を止め
   るための手段を備える特許請求の範囲第５項記載の反射
   器。
7. 【請求項７】前記延長ロッドを折りたたみ状態に解除自
   在に支持する手段を備える特許請求の範囲第５項記載の
   反射器。
8. 【請求項８】前記延長ロッドを広がり状態に付勢するた
   めのばね押しヒンジを備える特許請求の範囲第１項記載
   の反射器。
9. 【請求項９】前記延長ロッドは前記パネル組立体にしっ
   かりと取り付けられかつ広がり状態の応力のかかってい
   ない状態から折りたたみ状態の応力のかかっている状態
   まで移動しうるように曲がることのできる弾性材料でで
   きている特許請求の範囲第１項記載の反射器。
10. 【請求項１０】複数本の前記延長ロッドの前記主パネル
    をそれぞれ連結するための複数のヒンジと、複数本の前
    記延長ロッドと前記側パネルとをそれぞれ連結するため
    の複数のヒンジとを有する特許請求の範囲第１項記載の
    反射器。
11. 【請求項１１】前記可撓性反射材料は可撓性膜である特
    許請求の範囲第１項記載の反射器。
12. 【請求項１２】前記可撓性反射材料はメッシュ材料であ
    る特許請求の範囲第１項記載の反射器。