JPH10313215A

JPH10313215A - 展開アンテナ反射鏡

Info

Publication number: JPH10313215A
Application number: JP12253197A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Mitsugi; 仁三次; Kazuhide Ando; 和秀安藤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1997-05-13
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 1998-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】プーリー等の手法を用いることなく分類２の
骨組み構造に取り付けられ、収納しても過大な張力が発
生しないケーブルネットワーク構造と、骨組み構造とを
有する展開アンテナ反射鏡を提供することにある。【解決手段】ケーブル２３１〜２３８をつなぎ合わせ
たケーブルネットワーク構造２３と金属メッシュ１５と
によって構成されたメッシュ鏡面２２と、折り畳むこと
が可能な骨組み構造（展開骨組み構造）２１と、前記メ
ッシュ鏡面２２と前記骨組み構造２１とを接続する接続
棒材（中心スタンドオフ）２４１とを備えた展開アンテ
ナ反射鏡において、前記接続棒材２４１とケーブルネッ
トワーク構造２３との接続点のうち少なくとも１点以上
が展開・収納動作中に接続棒材２４１に沿って可動であ
ることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人工衛星に搭載す
る軽量なアンテナ反射鏡構造、特に、金属膜面をケーブ
ルのネットワーク構造で成形し、展開収納可能な骨組み
構造で支持した、一般にメッシュアンテナと呼ばれる展
開アンテナ反射鏡に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属膜面をケーブルネットワーク構造で
所望の曲面に成形し、展開可能な構造物で支持するメッ
シュアンテナの支持構造としては、旧来、図1２に示す
ように、リブ１や金属メッシュ鏡面２を備えた傘のよう
な構造（参考文献：Russel ,Cambell,"NASA Technology
for Large Space Antenna", AGARD .Rep.,no.676,(198
0),pp2.1-2.7）や、図１３に示す伸展するマスト３や金
属メッシュ鏡面４を備えた構造（参考文献：三浦、”か
たちと数理とデザイン宇宙構造物にみるデザイン原
理”, Industrial Design ,no.158 ,(1992,September),
pp.10-16）、などが提案されてきたが、開口径が１０
ｍを超えるような大型反射鏡の場合には、三次元骨組み
構造を支持構造として用いることが鏡面の精度保持や構
造剛性特性上、有利である。

【０００３】展開可能な三次元骨組み構造は、種々の構
造概念が提案されているが、大きく分類すると、１．主
要な部材の中間点に回転ヒンジを設け、部材を折り曲げ
ることによって小さく折り畳む構造と、２．主要な部材
の一端が他の部材に沿って摺動することによって小さく
折り畳む構造と、３．それらの折衷の構造の３種類に分
類することができる。

【０００４】例えば、図１４に示すように、ビーム（部
材）５の中間点に回転ヒンジ６を設けることによって展
開運動を行なうトラス構造（骨組み構造）が上記分類１
に対応している。また、図１５に示すように、斜めビー
ム（主要な部材）７の一端が縦ビーム（他の部材）８に
沿って摺動することによって展開運動を行なうトラス構
造（骨組み構造）が上記分類２に対応する。なお、図１
５において、符号９は上ビーム、１０は下ビームであ
る。分類１及び分類２のいずれの場合にも骨組み構造と
メッシュ鏡面を構造的に接続するにはスタンドオフある
いはスタッドと呼ばれる接続棒材を用いることが多い。

【０００５】すなわち、図１６及び図１７は、分類１及
び分類２の折衷型のトラス構造物（骨組み構造）１１
と、メッシュ鏡面１２とを示しているが、スタンドオフ
（接続棒材）１３を用いてメッシュ鏡面１２をトラス構
造物１１に接続している。また、メッシュ鏡面１２は、
図１７に示すように、ケーブルネットワーク構造１４
と、金属メッシュ１５とを備えた構成になっている。

【０００６】分類１型のトラス構造上にメッシュ鏡面を
取り付け、展開収納を行なう場合、展開した状態ではケ
ーブルに張力が生じ、収納とともにケーブルは徐々にた
わむことになる。しかし、分類２型のトラス構造では折
れ曲がらない上ビーム９に配置されたケーブルの張力は
必ずしも収納とともにケーブルがたわむとは限らない。

【０００７】例えば、図１８に示した分類２型のトラス
構造（骨組み構造）１６とケーブルネットワーク構造１
４が図１９のように展開動作をした場合の表ケーブル１
４１、１４２、１４３の張力は収納状態に近付くと上昇
してしまい、現実には収納できないかあるいは無理に収
納すると表ケーブル１４１、１４２、１４３が破断する
などの問題があった。

【０００８】図１８中、符号１４４、１４５、１４６、
１４７は裏ケーブル、１４８、１４９は連結ケーブルで
あり、符号１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄはケーブル
ネットワーク構造１４のノード（つなぎめ）である。さ
らに、図１８中符号１６１は回転ヒンジであり、このト
ラス構造１６においては斜めビーム７が省略されてい
る。そして、図１８における角度Ωが０度から９０度ま
で変化することで展開状態から収納状態に変化する。

【０００９】また、上記表ケーブル１４１、１４２、１
４３の張力の上昇等の問題を解決する従来技術として、
図１８におけるノード１４Ｃ、１４Ｄを図２０に示すプ
ーりー１７等を用いたもので構成することによって、裏
ケーブル１４４、１４５あるいは裏ケーブル１４６、１
４７上をノード１４Ｃ、１４Ｄが移動するように構成し
たものが提案されている（三次、清水、”展開メッシュ
アンテナ”，特願平２−２５１８０６号）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記プーリ
ー１７を用いた構造のものにあっては、プーリー１７の
位置が裏ケーブル１４４、１４５、１４６、１４７との
摩擦力によって決まり、このためアンテナ鏡面精度の再
現性がよくないことや、プーリー１７の位置が動くこと
を前提にしてケーブルネットワーク構造１４の絡みを防
ぐための膜面の架設が困難であることが問題となってい
た。

【００１１】そこで本発明では、プーリー等の手法を用
いることなく分類２の骨組み構造に取り付けられ、収納
しても過大な張力が発生しないケーブルネットワーク構
造と、骨組み構造とを有する展開アンテナ反射鏡を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、ケーブル（２３１〜２３８）をつなぎ
合わせたケーブルネットワーク構造（２３）と金属メッ
シュ（１５）とによって構成されたメッシュ鏡面（２
２）と、折り畳むことが可能な骨組み構造（２１）と、
前記メッシュ鏡面（２２）と前記骨組み構造（２１）と
を接続する接続棒材（２４１）とを備えた展開アンテナ
反射鏡において、前記接続棒材（２４１）とケーブルネ
ットワーク構造（２３）との接続点のうち少なくとも１
点以上が展開・収納動作中に接続棒材（２４１）に沿っ
て可動であることを特徴としている。

【００１３】そして、上記のように構成された発明にお
いては、接続棒材とケーブルネットワーク構造との接続
点のうち少なくとも１点以上が展開・収納動作中に接続
棒材に沿って可動であるから、ケーブルネットワーク構
造のケーブルに、無理な力をかけないで収納することが
できる。また、プーリーを用いていないからアンテナ鏡
面精度の再現性が向上し、ケーブルネットワーク構造の
絡み防止膜面の取り付けなどの実装技術も容易となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を実
施例に基づき図１〜図１１を参照して説明する。ただ
し、図１〜図９は第１実施例、図１０及び図１１は第２
実施例を示している。

【００１５】図１は、本発明による展開アンテナ反射鏡
の第１実施例であり、この展開アンテナ反射鏡は、図２
に示すように、展開骨組み構造（折り畳むことが可能な
骨組み構造）２１と、メッシュ鏡面２２とを備えた構成
になっており、展開骨組み構造２１は、図３に示すよう
な展開動作を行なうようになっている。

【００１６】展開骨組み構造２１は、図４及び図６に示
すように、従来例で示した分類２に属する構造になって
おり、中心縦ビーム２１１と、周辺縦ビーム２１２と、
上ビーム２１３と、下ビーム２１４と、斜めビーム２１
５とを備えている。これらの各ビーム２１１、２１２、
２１３、２１４、２１５は、回転ヒンジ２１６を介して
連結されている。また、斜めビーム２１５の一端部は、
スライダー２１７を介して中心縦ビーム２１１に摺動自
在になっている。

【００１７】メッシュ鏡面２２は、図１に示すように、
金属メッシュ１５と、この金属メッシュ１５を支えるケ
ーブルネットワーク構造２３とを備えた構成になってお
り、ケーブルネットワーク構造２３がスタンドオフ（接
続棒材）２４を介して展開骨組み構造２１に接続されて
いる。ケーブルネットワーク構造２３は、図５及び図６
に示すように、表ケーブル２３１、２３２、２３３と、
裏ケーブル２３４、２３５、２３６と、連結ケーブル２
３７、２３８と、それぞれのケーブルをつなぐノード２
３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄとを備えている。

【００１８】また、スタンドオフ２４は、図６に示すよ
うに、中心スタンドオフ２４１と、周辺スタンドオフ２
４２とによって構成されている。

【００１９】そして、ケーブルの突っ張りが問題となる
のは、展開骨組み構造２１を構成する上リブ２１３上に
配置したケーブルネットワーク構造２３における上記ケ
ーブル２３１〜２３８である。ここで、各ケーブルの張
力変化を求めるために用いた展開骨組み構造２１の各部
の寸法を図４に示した符号を用いて示すとともに、ケー
ブルネットワーク構造２３の各部の寸法を図５に示す符
号を用いて示す。

【００２０】すなわち、図４において、Ａは３４．６４
１ｍｍ、Ｂは６０．０ｍｍ、Ｃは１８．０ｍｍ、Ｄは２
２６５．４９５ｍｍ、Ｅは２２６８．８４０ｍｍ、Ｆは
１０．０ｍｍ、Ｇは４０．０ｍｍ、Ｈは６００．０ｍ
ｍ、Ｉは２０．０ｍｍ、Ｊは６１．０ｍｍ、Ｋは８２．
０ｍｍ、Ｌは５０．３９０ｍｍ、Ｘは６０４．７５１ｍ
ｍ、Ｙは２３４２．８８ｍｍ、Ω１は２．４６１２５度
（展開状態）、Ω２は２．５１０３５度（展開状態）で
ある。

【００２１】また、図５において、Ｍは１６．０ｍｍ、
Ｎは２１ｍｍ、Ｏは２０．０ｍｍ、Ｐは５．０ｍｍ、Ｑ
は６．７ｍｍ、Ｒは４．８６ｍｍ、Ｓは８．５５ｍｍ、
Ｔは１６ｍｍ、Ｕは１９ｍｍ、Ｖは２０．０ｍｍであ
る。なお、図２におけるＷは、２４００ｍｍである。

【００２２】図６に示す中心スタンドオフ２４１の高さ
は１２８．８ｍｍ、周辺スタンドオフ２４２の高さは２
０５．１ｍｍである。展開骨組み構造２１は、図４に示
した構造物を、図２に示すように、放射方向に６０度お
きに並べたもので構成されている。

【００２３】図６に示す各ケーブル２３１〜２３８の張
力は図７に示すような計算結果になる。図７中のドライ
ブレングス（スライダー２１７の移動長さ）が０ｍｍで
完全展開、同ドライブレングスが５７０ｍｍで完全収納
の位置を表す。展開状態では、最大でも２．３Ｋｇｆ程
度であった各ケーブル２３１〜２３８の張力が、収納状
態では最大で５Ｋｇｆ程度となっており、このような場
合には、展開状態で製造した展開アンテナ反射鏡を収納
状態にすることは、ケーブル２３１〜２３８の突っ張り
のため難しい。

【００２４】そこで、中心スタンドオフ２４１と、ケー
ブルネットワーク構造２３との取り付けを図８のよう
に、中心スタンドオフ２４１の根本だけがバネによって
動くように構成した。すなわち、中心スタンドオフ２４
１は、図８に示すように、軸心部２４１ａと、軸心部２
４１ａに摺動自在に設けられたスライダー２４１ｂと、
このスライダー２４１ｂを中心縦ビーム２１１側に押し
つけるバネ（コイルスプリング）２４１ｃとを備えた構
成になっている。周辺スタンドオフ２４２は、長さが固
定のままである。

【００２５】バネ２４１ｃは、展開状態でケーブルネッ
トワーク構造２３の取付点（裏ケーブル２３４の取付
点）であるスライダー２４１ｂを展開骨組み構造２１の
中心縦ビーム２１１に押しつけて位置を固定するための
ものであり、ケーブルネットワーク構造２３の設定張力
に応じてバネ力を調整する。

【００２６】上記のように構成された第１実施例によれ
ば、各ケーブル２３１〜２３８の張力は図９に示す計算
結果になり、収納時周辺での最大張力（表ケーブル２３
３）を従来に比べて２．５Ｋｇｆ程度と半減することが
できる。展開状態で、裏ケーブル２３４、２３５に４．
０Ｋｇｆ程度の大きな張力が発生しているのは、中心ス
タンドオフ２４１に設けたバネ２４１ｃによって、ケー
ブルネットワーク構造２３と中心スタンドオフ２４１下
部の取付点が、計算上展開骨組み構造２１を突き抜けて
しまったことによって生じている。

【００２７】すなわち、スライダー２４１ｂが中心縦ビ
ーム２１１の上端を越えて下方に移動した状態まで計算
してしまっているためである。したがって、実際には、
スライダー２１４ｂが中心縦ビーム２１１の上端にぶつ
かるため展開状態では裏ケーブル２３４、２３５の張力
が図７に示すものと同等となる。

【００２８】次に、図１０及び図１１を参照して、この
発明の第２実施例を説明する。ただし、上述した第１実
施例の構成要素と共通する要素には同一の符号を付しそ
の説明を簡略化する。この第２実施例が第１実施例と異
なる点は、中心スタンドオフ２４３の構成が異なる点で
ある。

【００２９】すなわち、図１０のように、中心スタンド
オフ２４３を、シリンダ２４３ａと、このシリンダ２４
３ａに摺動自在に嵌合するインナーシリンダ２４３ｂと
の二重筒構造として、シリンダ２４３ａ内にバネ２４３
ｃを設けたものである。そして、ケーブルネットワーク
構造２３と中心スタンドオフ２４３との取付点２４ａ、
２４ｂが上下とも一緒に可動とすることによって、さら
に収納時付近でのケーブル張力を低減させることも可能
である。

【００３０】上記のように構成された第２実施例におい
ては、中心スタンドオフ２４３のバネ２４３ｃは第１実
施例のものと同じ役割を有している。この場合の各ケー
ブル２３１〜２３８の張力は図１１に示すように変化
し、収納付近での最大張力は１．５ｋｇｆ程度に低減し
ている。

【００３１】

【発明の効果】この発明によれば、展開骨組み構造が折
れ曲がらずに収納する場合にも、プーリーを用いること
なく、ケーブルに発生する張力を例えば第１実施例にお
ける計算結果では半分、第２実施例における計算結果で
は１／３未満に低減することができる。この結果、メッ
シュ鏡面の構造部材であるケーブルに、無理な力をかけ
ないで収納することが可能となり、また、プーリーを用
いていないからアンテナ鏡面精度の再現性が向上し、ケ
ーブルネットワーク構造の絡み防止膜面の取り付けなど
の実装技術も容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例として示した展開アンテ
ナ反射鏡の斜視図。

【図２】同展開アンテナ反射鏡の分解斜視図。

【図３】同展開アンテナ反射鏡の展開から収納までの間
の状態を示す斜視図であって、（ａ）は展開状態を示す
図、（ｂ）及び（ｃ）は展開途中を示す図、（ｄ）は収
納状態を示す図。

【図４】同展開アンテナ反射鏡における展開骨組み構造
の展開状態を示す要部側面図。

【図５】同展開アンテナ反射鏡におけるケーブルネット
ワーク構造の展開状態を示す要部側面図。

【図６】同展開アンテナ反射鏡の展開状態を示す要部側
面図。

【図７】同展開アンテナ反射鏡における中心スタンドオ
フが固定の場合のケーブルの張力を計算した結果を示す
図。

【図８】同展開アンテナ反射鏡における可変型の中心ス
タンドオフを示す側面図。

【図９】同展開アンテナ反射鏡における中心スタンドオ
フが可変の場合のケーブルの張力を計算した結果を示す
図。

【図１０】この発明の第２実施例として示した展開アン
テナ反射鏡における可変型の中心スタンドオフを示す断
面図。

【図１１】同展開アンテナ反射鏡におけるケーブルの張
力を計算した結果を示す図。

【図１２】第１の従来例として示した展開アンテナ反射
鏡の斜視図。

【図１３】第２の従来例として示した展開アンテナ反射
鏡の斜視図。

【図１４】従来の分類１として示した展開骨組み構造を
示す要部側面図であって、（ａ）は展開状態を示す図、
（ｂ）は展開途中を示す図、（ｃ）は収納状態を示す
図。

【図１５】従来の分類２として示した展開骨組み構造を
示す要部側面図であって、（ａ）は展開状態を示す図、
（ｂ）は展開途中を示す図、（ｃ）は収納状態を示す
図。

【図１６】従来の分類１と分類２との折衷型の展開骨組
み構造を用いた展開アンテナ反射鏡を示す斜視図。

【図１７】同展開アンテナ反射鏡の分解斜視図。

【図１８】同展開アンテナ反射鏡の要部側面図。

【図１９】同展開アンテナ反射鏡の要部側面図であっ
て、（ａ）は収納状態を示す図、（ｂ）〜（ｄ）は展開
途中を示す図、（ｅ）は展開状態を示す図。

【図２０】従来の展開アンテナ反射鏡に用いたプーリー
を示す斜視図。

【符号の説明】

１５金属メッシュ２２メッシュ鏡面２２折り畳むことが可能な骨組み構造（展開骨組み構
造）２３ケーブルネットワーク構造２３１〜２３８ケーブル２４１接続棒材（中心スタンドオフ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーブル（２３１〜２３８）をつなぎ合
わせたケーブルネットワーク構造（２３）と金属メッシ
ュ（１５）とによって構成されたメッシュ鏡面（２２）
と、折り畳むことが可能な骨組み構造（２１）と、前記
メッシュ鏡面（２２）と前記骨組み構造（２１）とを接
続する接続棒材（２４１）とを備えた展開アンテナ反射
鏡において、前記接続棒材（２４１）とケーブルネットワーク構造
（２３）との接続点のうち少なくとも１点以上が展開・
収納動作中に接続棒材（２４１）に沿って可動であるこ
とを特徴とする展開アンテナ反射鏡。