JPH11177316A - 展開型アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、信頼性の高い展開動作を実現した
うえで、長寿命化の促進を図ることにある。 【解決手段】第１及び第２のアンテナパネル19,21 を、
第２のアーム部材14にパネル回動ヒンジ20を介して展開
自在に組付けると共に、トラス構造体の第１のリンク部
材27を、第２のアーム部材14に移動部材17を介して直線
移動自在に組み付けて、この第２のアーム部材14を第１
のアーム部材13を介して宇宙航行体10の取付面に、折畳
み収容位置、展開初期位置及び展開位置に移動自在に組
付けて、第１及び第２のアンテナパネル19,21 を第１及
び第２のアーム部材13,14 を介して折畳み収容位置、展
開初期位置を経由させて展開位置に移動させた状態で、
移動部材17の直線移動に連動して第１及び第２のリンク
部材27,30 と第１及び第２のアンテナパネル19,21 を同
期して展開させるように構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば人工衛星
等の宇宙航行体に搭載されて気象観測等の各種の観測に
供する合成開口レーダ等に用いるのに好適する展開型ア
ンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、人工衛星に搭載される展開型ア
ンテナ装置は、所望の観測性能を確保するために、搭載
する衛星構体より大きな形状に構築される。そこで、こ
のような展開型アンテナ装置は、複数のアンテナパネル
を回動自在に連結して連設し、この複数のアンテナパネ
ルの背面側には、折畳み展開自在に骨組み結合されるト
ラス構造体が折畳み展開機構を介して衛星構体に取付け
配置される。

【０００３】ところで、このような展開型アンテナ装置
は、宇宙空間までの輸送を考慮して、アンテナパネルを
折畳み収容して、そのパネル面を衛星取付部に積重する
如く組み付けて、宇宙空間まで輸送する方法が採られ
る。そして、宇宙空間に到達したアンテナパネルは、先
ず、衛星取付部に対して直交するように立設された後、
指向方向に対応するアンテナ駆動位置に移動させ、この
アンテナ駆動位置において折畳み位置から展開されて所
望の運用に供される。

【０００４】しかしながら、上記展開型アンテナ装置で
は、複数のアンテナパネルとトラス構造体を動作制御し
て、複数のアンテナパネルの折畳み展開を実現する構成
上、複数のアンテナパネルの折畳み展開手段と、トラス
構造体の折畳み展開手段との動作制御を同期して行うよ
うに有機的に結合させなければならないために、その構
成が非常に複雑となると共に、その動作制御の信頼性が
低いという問題を有する。

【０００５】また、上記展開型アンテナ装置にあって
は、その使用環境が宇宙環境という極限環境のため、非
常に厳しい温度雰囲気にさらされることにより、熱変形
が発生して寿命が短命であるという問題を有する。

【０００６】係る問題は、高信頼性と共に、長寿命化が
要求される宇宙開発の分野では、重要な課題となってい
る。

【０００７】また、係る事情は、合成開口レーダに限る
ものでなく、例えば複数の太陽電池パネルを屏風状に折
畳み展開可能に組合わせ配置した太陽電池パドルにおい
ても同様である。この太陽電池パドルは、特に、最近の
宇宙開発の分野において、その大容量化を図るために、
大形化を促進することが強く要請されていることで、展
開動作の信頼性の向上を図ることが重大な課題となって
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の展開型アンテナ装置では、構成が複雑となり、動作
制御の信頼性が低いと共に、寿命が短命であるという問
題を有する。

【０００９】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、構成簡易にして、信頼性の高い動作制御を実現し
得、且つ、長寿命化の促進を図り得るようにした展開型
アンテナ装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、相互間が回
動自在に連結されて連設される複数のアンテナパネル
と、この複数のアンテナパネルを宇宙航行体の取付面に
対して略直交する第１の位置と所定の傾斜角を有したア
ンテナ駆動位置を形成する第２の位置との間に移動自在
に支持する支持手段と、この支持手段を第２の位置方向
に付勢する第１の付勢手段と、前記支持手段を前記付勢
手段の付勢力に抗して前記第１の位置に位置決めし、選
択的に位置決めを解除する位置決め解放手段と、前記複
数のアンテナパネルを展開位置及び折畳み位置に支持す
るものであって、前記支持手段に基端が直線移動自在に
係合されたトラス構造体と、この複数のアンテナパネル
及び前記トラス構造体を展開方向に付勢する第２の付勢
手段と、このトラス構造体の基端を直線移動自在に支持
するものであって、前記第２の付勢手段の付勢力に抗し
てトラス構造体及び前記アンテナパネルを折畳み位置に
支持し、直線移動に連動して前記アンテナパネル及び前
記トラス構造体が前記第２の付勢手段と協働して展開を
制御する直線移動機構とを備えて展開型アンテナ装置を
構成したものである。

【００１１】上記構成によれば、複数のアンテナパネル
は、支持手段により宇宙航行体の取付面に支持された状
態で、折畳み収容位置から展開位置に移動調整される。
そして、展開位置において、複数のアンテナパネルは、
トラス構造体の基端が直線移動機構により展開方向に直
線移動されると、第２の付勢手段の付勢力により該トラ
ス構造体と共に、展開されてアンテナ駆動可能状態に設
定される。これにより、複数のアンテナパネルは、折畳
み位置から展開位置に至るまで支持手段に連結された状
態で動作制御されて、所望の剛性が得られ、しかも、ト
ラス構造体と同期して安定した信頼性の高い動作制御が
可能となる。

【００１２】また、この発明は、アンテナパネルを少な
くとも直交する二方向に摺動自在に支持する補強手段を
備えて構成した。

【００１３】上記構成によれば、アンテナパネルとトラ
ス構造体を、異なる材料で形成することが可能となるこ
とにより、アンテナパネル及びトラス構造体の各機能に
最適な材料を用いて形成しても、いわゆる線膨脹係数の
差に基づくバイメタル効果による熱変形の防止が可能と
なり、寒暖の差が厳しい宇宙空間における寿命の長寿命
化が図れる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。

【００１５】図１及び図２はこの発明の一実施の形態に
係る展開型アンテナ装置を示すもので、それぞれパネル
展開状態の側面及び背面から見た状態を示す。すなわ
ち、宇宙航行体１０には、その取付面に支持部材１１が
設けられ、この支持部材１１は、後述する初期展開用の
回動機構１２を介して取付面と略平行な軸回りに回動自
在に設けられる（図３参照）。

【００１６】また、支持部材１１には、第１のアーム部
材１３の一端が回動軸１３ａを介して回動自在に支持さ
れ（図３参照）、この第１のアーム部材１３の他端に
は、例えばカーボン繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）
製の第２のアーム部材１４の一端が回動軸１４ａを介し
て回動自在に支持される。

【００１７】第２のアーム部材１４には、図４に示すよ
うに直線移動機構を構成するラック１５が矢印Ａ，Ｂ方
向に設けられ、このラック１５には、ピニオン１６が移
動自在に歯合される。このピニオン１６は、移動部材１
７に収納される。そして、この移動部材１７には、駆動
モータ及び減速歯車を含む駆動部１８が収容され、この
駆動部１８には、上記ピニオン１６が回転力伝達可能に
連結され、その回転駆動に連動してピニオン１６を回転
駆動して、ラック１５に沿って直線移動させ、移動体１
７を同方向に移動案内する。

【００１８】上記第２のアーム部材１４には、その他端
に、例えばフェーズドアレーアンテナを形成する四辺形
状のアライミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ）製の
第１のアンテナパネル１９が２枚、挟持する如く配置さ
れて、その一辺の略中央部がパネル回動ヒンジ２０を介
して回動自在に連結される。そして、この第１のアンテ
ナパネル１９の各他端には、略同様の四辺形状のアライ
ミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ）製の第２のアン
テナパネル２１がそれぞれパネル回動ヒンジ２２を介し
て回動自在に結合されて連設される。

【００１９】上記パネル回転ヒンジ２０，２２には、コ
イルバネが内蔵され、上記第１及び第２のアンテナパネ
ル１９，２１に対して展開方向に付勢力を付与して、該
第１及び第２のアンテナパネル１９，２１を折畳み位置
から展開位置に回動付勢する。

【００２０】また、第１及び第２のアンテナパネル１
９，２１には、図５及び図６に示すように例えばＣＦＲ
Ｐ製の略Ｌ字形状の複数対の補強支持部材２３，２３
が、例えば螺子２３ａを介して螺着されて取付けられ
る。そして、この対の補強支持部材２３，２３間には、
ＣＦＲＰ製の支持具２４が矢印Ｃ方向に移動自在に組み
付けられる。この支持具２４には、挿通穴２４ａが矢印
Ｃ方向と略直交する矢印Ｄ方向に対応して設けられ、こ
の挿通穴２４ａには、パネル補強部材２５が挿通され
る。

【００２１】ここで、上記補強支持部材２３と支持具２
４の係合部位及び支持具２４の挿通穴２４ａとパネル補
強部材２５の係合部位には、それぞれフッ素樹脂等の潤
滑膜２６（図６参照）が形成される。ここで、補強支持
部材２３と支持具２４は、相互間に介在する潤滑膜２６
により、矢印Ｃ方向の付勢力が付与されると、同方向に
摺動され、矢印Ｄ方向に付勢力が付与されると、支持具
２４の挿通穴２４ａとパネル補強部材２５との間に介在
される潤滑膜２６により矢印Ｄ方向に摺動される。

【００２２】これにより、補強支持部材２３、支持具２
４及び補強部材２５は、第１及び第２のアンテナパネル
１９，２１との線膨脹係数の差による、いわゆるバイメ
タル効果により、環境温度の変化に伴う相互間に変形力
（外力）が加わると、補強支持部材２３と支持具２４の
係合部位の潤滑膜２６、支持具２４の挿通穴２４ａと補
強部材２５との間の潤滑膜２６の作用により、相互間が
矢印Ｃ及びＤ方向に摺動して、その変形力を吸収する。

【００２３】この結果、第１及び第２のアンテナパネル
１９，２１と補強支持部材２３、支持具２４及びパネル
補強部材２５との間には、潤滑膜２６の作用により、変
形力が直接的に加わることがなく、安定したパネル補強
支持構造が保たれる。従って、第１及び第２のアンテナ
パネル１９，２１とパネル補強支持構造用パネル補強部
材２５とは、それぞれアンテナ機能及び補強支持機能に
最適な材料を用いて形成しても、いわゆる線膨脹係数の
差に基づくバイメタル効果による熱変形が防止されるこ
とにより、寒暖の差が厳しい宇宙空間における確実な補
強支持が実現されて寿命の長寿命化が図れる。

【００２４】また、移動部材１７には、例えば上記ＣＦ
ＲＰ製のトラス構造体を形成する、例えば４本の第１の
リンク部材２７の一端が第１の回動ヒンジ２８を介して
回動自在にそれぞれ連結される。そして、これら第１の
リンク部材２７の各他端は、それぞれ上記第１のアンテ
ナパネル１９の他端に第２の回動ヒンジ２９を介して回
動自在に連結される。

【００２５】上記第１のリンク部材２７の中間部には、
それぞれ第２のリンク部材３０の一端が第３の回動ヒン
ジ３１を介して回動自在に連結される。これら第２のリ
ンク部材１４は、中間部が第４の回動ヒンジ３２を介し
て回動自在に設けられており、その他端が第２のアンテ
ナパネル２１の中間部に第５の回動ヒンジ３３を介して
回動自在に連結される。

【００２６】上記第２のリンク部材３０は、第１のリン
ク部材２７が矢印Ａ方向に移動されると、これに連動し
て、第４の回動ヒンジ３２から第１及び第２のアンテナ
パネル１９，２１の折曲方向と逆（山、谷が逆向き）方
向に折り曲り収容される。これにより、第１及び第２の
リンク部材２７，３０は、第１及び第２のアンテナパネ
ル１９，２１の折畳み展開動作に同期して、信頼性の高
い安定した折畳み展開が可能となる。

【００２７】上記第４の回動ヒンジ３２には、コイルバ
ネが内蔵され、上記第２のリンク部材３０に対して展開
方向に付勢力を付与して、トラス構造体の折畳み位置か
ら展開位置に回動付勢する。

【００２８】ここで、移動部材１７に支持される第１の
回動ヒンジ２８は、上記パネル回動ヒンジ２０に対し
て、間隔Ｘだけ離間されて配置される。この間隔Ｘによ
り、第１及び第２のリンク部材２７，３０は、第１及び
第２のアンテナパネル１９，２１の展開動作と同時に展
開動作を開して、同期展開される。

【００２９】また、上記第１のアンテナパネル１９に
は、例えば一方に折畳み収容用の回動部３４が、上記第
２のアーム部材１４に対応して設けられ、この回動部３
４は、回動軸３４ａを介してパネル搭載用取付部３５に
回動自在に取付けられる。この取付部３５は、上記回動
機構１２に上記支持部材１１に対応して回動可能に組付
けられる。これにより、第１及び第２のアンテナパネル
１９，２１は、上述したように折畳み収容された状態に
おいて、図示しない駆動源により、上記回動機構１２が
駆動されると、これに連動して支持部材１１及び取付部
３５が回動されて、そのパネル面が宇宙航行体１０の取
付面上に積重された折畳み収容状態から取付面に略直交
上に立設される（図７中において、破線で示す）。ここ
で、支持部材１１は、宇宙航行体１０の取付面に位置決
めされて第１及び第２のアンテナパネル１９，２１が位
置決めされる。

【００３０】この位置決め状態において、宇宙航行体１
０の取付面に略直交状に立設された第１及び第２のアン
テナパネル１９，２１は、支持部材１１のラッチが解除
されると、第１及び第２のアーム部材１３，１４が回動
軸１３ａ，１４ａを介して回動されることにより、回動
部３４が取付部３５に対して、回動軸３４ａを介して、
図７中実線で示す展開初期位置に回動される。

【００３１】上記構成において、第１及び第２のアンテ
ナパネル１９，２１は、図８に示すように宇宙航行体１
０に対して、そのパネル面が取付面に積重するように収
容された状態において、図示しないロック機構により、
積重位置に位置決めされて、宇宙空間に輸送される。そ
して、宇宙空間に到達した状態で、先ず、上記ロック機
構（図示せず）の位置決めが解除され、その後、回動機
構が駆動されて、パネル折畳み状態で、図９に示すよう
に第１及び第２のアンテナパネル１９，２１が宇宙航行
体１０の取付面に対して略直交する待機位置に設定され
る。

【００３２】この待機位置において、第１のアーム部材
１３のラッチが解除されると、第１のアーム部材１３が
支持部材１１に対して回動軸１３ａを介して回動され、
これに連動して第２のアーム部材１４が第１のアーム部
材１３に対して回動軸１４ａを介して回動され、図７中
の破線で示す折畳み初期位置から実線で示す所定の角度
傾斜された展開初期位置に移動される。この際、第１及
び第２のアンテナパネル１０，２１は、その回動部３４
が取付部３５に対して回動軸３４ａを介して同方向に展
開初期位置まで回動される。

【００３３】この展開初期位置において、直線駆動機構
の駆動部１８が駆動され、そのピニオン１６がラック１
５に対して矢印Ａ方向に直線移動されて、移動部材１７
が同方向に移動される。これにより、第１のリンク部材
２７は、展開されると共に、第２のリンク部材３０が第
４の回動ヒンジ３２の付勢力により図４に示すパネル折
畳み状態から図１０〜図１２に示すように順に展開され
る。そして、展開完了位置に到達すると、移動部材１７
は、その図示しないラッチ機構により、ラッチされて位
置決めされる。

【００３４】同時に、第１及び第２のアンテナパネル１
９，２１は、上記第１及び第２のリンク部材２７，３０
の展開に連動して、パネル回動ヒンジ２０，２１の付勢
力により、展開初期位置から展開位置まで回動されて展
開される（図４，図１０〜図１２参照）。

【００３５】このパネル展開動作時、上記第１及び第２
のリンク部材２７，３０と第１及び第２のアンテナパネ
ル１９，２１は、その展開速度が、移動部材１７の移動
速度により速度制御され、安定した展開動作が行われ
る。

【００３６】このように、上記展開型アンテナ装置は、
第１及び第２のアンテナパネル１９，２１を、第２のア
ーム部材１４にパネル回動ヒンジ２０を介して展開自在
に組み付けると共に、パネル支持構造を構成するトラス
構造体の第１のリンク部材２７を、第２のアーム部材１
４に移動部材１７を介して直線移動自在に組み付けて、
この第２のアーム部材１４を第１のアーム部材１３を介
して宇宙航行体１０の取付面に、折畳み収容位置、展開
初期位置及び展開位置に移動自在に組み付けて、第１及
び第２のアンテナパネル１９，２１を第１及び第２のア
ーム部材１３，１４を介して折畳み収容位置、展開初期
位置を経由させて展開位置に移動させた状態で、移動部
材１７の直線移動に連動してトラス構造体の第１及び第
２のリンク部材２７，３０と第１及び第２のアンテナパ
ネル１９，２１を同期して展開させるように構成した。

【００３７】これによれば、第１及び第２のアンテナパ
ネル１９，２１は、折畳み位置から展開位置に至るまで
第１及び第２のアーム部材１３，１４に連結された状態
で動作制御されて、所望の剛性が得られ、しかも、トラ
ス構造体と同期して安定した信頼性の高い動作制御が可
能となる。

【００３８】また、これによれば、移動部材１７を第２
のアーム部材１４に対して直線駆動してトラス構造体の
第１のリンク部材２７の展開制御と共に、展開速度を制
御していることにより、特別にダンパ機構を備えること
なく、信頼性の高い展開動作が実現される。この結果、
宇宙開発に最適なまでの小形・軽量化の促進を容易に図
ることが可能となる。

【００３９】なお、上記実施の形態では、第１のリンク
部材２７の展開速度を制御する移動部材１７を直線駆動
する直線駆動機構をラック１５及びピニオン１６を用い
て構成した場合で説明したが、これに限ることなく、各
種の直線駆動機構を用いて構成可能である。

【００４０】また、上記実施の形態では、第１及び第２
のアンテナパネル１９，２１を各２枚用いた４枚のパネ
ル構造に適用した場合で説明したが、この枚数に限るこ
となく、２枚以上のパネル構造のものに適用可能であ
り、いずれの場合にも同様の効果が期待される。

【００４１】さらに、上記実施の形態では、第１及び第
２のアンテナパネル１９，２１の背面に第１及び第２の
リンク部材２７，３０を用いたトラス構造体を設けて構
成した場合で説明したが、このトラス構造体に限ること
なく、各種のトラス構造体を用いて構成することが可能
である。

【００４２】また、さらに、上記パネル補強支持構造と
して、補強支持部材２３及び支持具２４を用いて第１及
び第２のアンテナパネル１９，２１とパネル補強部材２
５の支持構造を実現した場合で説明したが、この支持構
造に限ることなく、各種の構成が可能である。

【００４３】そして、上記パネル補強支持構造において
は、第１及び第２のアンテナパネル１９，２１に対して
パネル補強部材２５を直交する二軸方向に移動自在に配
設する構成して、その係合部位に潤滑膜２６を設けて二
軸方向の変位を吸収するように構成した場合を代表して
説明したが、これに限ることなく、一方方向のみの変形
を吸収するように構成することも可能である。この場合
には、第１及び第２のアンテナパネル１９，２１に対し
てパネル補強部材２５を一方方向に位置調整自在に組付
けて、その係合部位に同様に潤滑膜２６を形成すること
で、実現される。

【００４４】よって、この発明は上記実施の形態に限る
ことなく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の変形を実施し得ることは勿論である。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、構成簡易にして、信頼性の高い動作制御を実現し
得、且つ、長寿命化の促進を図り得るようにした展開型
アンテナ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係る展開型アンテナ
装置の展開状態を示した図。

【図２】図１のアンテナパネルの背面側のトラス構造体
との配置関係を示した図。

【図３】図１を側面から見た状態を示した図。

【図４】図１のアンテナパネル及びトラス構造体の折畳
み状態を示した図。

【図５】図１のアンテナパネルの補強支持構造の詳細を
示した図。

【図６】図５の一部を断面して示した図。

【図７】図１の展開初期位置を示した図。

【図８】図１のパネル折畳み収納状態を示した図。

【図９】図１の展開待機位置を示した図。

【図１０】アンテナパネルとトラス構造体の展開途中を
示した図。

【図１１】アンテナパネルとトラス構造体の展開途中を
示した図。

【図１２】アンテナパネルとトラス構造体の展開完了状
態を示した図。

【符号の説明】

１０…宇宙航行体。 １１…支持部材。 １２…回動機構。 １３，１４…第１及び第２のアーム部材。 １３ａ，１４ａ…回動軸。 １５…ラック。 １６…ピニオン。 １７…移動部材。 １８…駆動部材。 １９，２１…第１及び第２のアンテナパネル。 ２０，２２…パネル回動ヒンジ。 ２３…補強支持部材。 ２３ａ…螺子。 ２４…支持具。 ２４ａ…挿通穴。 ２５…パネル補強部材。 ２６…潤滑膜。 ２７，３０…第１及び第２のリンク部材。 ２８，２９，３１，３２，３３…第１乃至第５の回動ヒ
ンジ。 ３４…回動部。 ３４ａ…回動軸。 ３５…取付部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川村 達男 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝小向工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相互間が回動自在に連結されて連設され
   る複数のアンテナパネルと、 この複数のアンテナパネルを宇宙航行体の取付面に対し
   て略直交する第１の位置と所定の傾斜角を有したアンテ
   ナ駆動位置を形成する第２の位置との間に移動自在に支
   持する支持手段と、 この支持手段を第２の位置方向に付勢する第１の付勢手
   段と、 前記支持手段を前記付勢手段の付勢力に抗して前記第１
   の位置に位置決めし、選択的に位置決めを解除する位置
   決め解放手段と、 前記複数のアンテナパネルを展開位置及び折畳み位置に
   支持するものであって、前記支持手段に基端が直線移動
   自在に係合されたトラス構造体と、 この複数のアンテナパネル及び前記トラス構造体を展開
   方向に付勢する第２の付勢手段と、 このトラス構造体の基端を直線移動自在に支持するもの
   であって、前記第２の付勢手段の付勢力に抗してトラス
   構造体及び前記アンテナパネルを折畳み位置に支持し、
   直線移動に連動して前記アンテナパネル及び前記トラス
   構造体が前記第２の付勢手段と協働して展開を制御する
   直線移動機構とを具備した展開型アンテナ装置。
2. 【請求項２】 前記直線移動機構は、支持手段の司る第
   ２の位置においてトラス構造体を直線移動制御すること
   を特徴とする請求項１記載の展開型アンテナ装置。
3. 【請求項３】 前記支持手段は、複数のアンテナパネル
   の略中央と宇宙航行体の取付面とに介在されることを特
   徴とする請求項１又は２記載の展開型アンテナ装置。
4. 【請求項４】 前記トラス構造体は、ヒンジ結合部がア
   ンテナパネルの折畳み方向と逆方向に折曲されて折畳み
   収容されることを特徴とする請求項１，２，３のいずれ
   か記載の展開型アンテナ装置。
5. 【請求項５】 前記アンテナパネルは、少なくとも直交
   する二方向に摺動自在に連結される補強手段を備えたこ
   とを特徴とする請求項１，２，３，４のいずれか記載の
   展開型アンテナ装置。
6. 【請求項６】 前記補強手段は、アンテナパネルとの間
   に潤滑膜を介在して直交する二方向に摺動自在に前記ア
   ンテナパネルを補強支持することを特徴とする請求項５
   記載の展開型アンテナ装置。