JPS6388903A - ３次元トラス宇宙構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は例えば通信衛星に搭載される大形のアンテナに
おいて、静止衛星軌道上への打ち上げ時には小さく折シ
たたんでロケットフェアリングへ収納され、軌道上で展
開されて所望の大きさのアンテナ鏡面形状を形成するよ
うな衛星搭載用ケーブルトラス展開アンテナを構築する
３次元ケーブルトラス構造に関するものである。

（従来の技術） 従来の衛星搭載用ケーブルトラス展開アンテナを構築し
ている３次元ケーブルトラス構造には、第２図（ａ）に
示すように鏡面の放射方向の断面を構成するパラボラ曲
線１をケーブル３，４を用い、ケーブル２で近似するも
のがある。しかしながら第１図（ａ）ではこの形状はケ
ーブル２，３．４の内力の平衡によって決まるため、そ
の形状はケーブル２，３．４の内力に依存し、形状精度
の維持が難しいという欠点があった。第２図（ｂ）では
形状は２　、３　、４　、４’の長さで一義的に決定さ
れるので若干改善されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、いずれにせよ目的の３次元的なパラボラ曲面を
構成するには、これら放射方向の断面をさらに相互に結
合する必要があシ、これらは相互に影響を及ぼしあい、
その結合形状精度の調整と維持は極めて困難な作業を要
するものであった。

本発明は上記問題点を改善するもので、その目的は、空
間形状を各張力部材の内力によらず一定とし、空間形状
の精度アンテナ反射鏡面の寸法といつだ適用物の精度の
維持を容易にすることにある０ （問題点を解決するだめの手段） 本発明は第３図（ａ）に示すような３次元ケーブルトラ
ス構造の結合点５に適当な外力をかけることにより各張
力部材６に正の張力を持たせ、さらに各張力部材の長さ
と組み合せとによシ第３図（ｂ）に示すような３次元静
定トラスの条件を満す構造を構成したものである。本発
明によると、トラスメンバである張力部材６と結合点５
および張力部材に張力を与えるための例えばフレーム８
とマスト１２７とケーブル１４等の支持構造物とにより
例えばアンテナ反射鏡等を形成する３次元ケーブルトラ
ス構造をとシ、張力部材の長さとその組み合せによって
取シ得る空間形状があらかじめ一義的に決定されている
。従って、空間形状が外力に依存しないこと、必要な条
件は、張力部材の張力が少なくとも正であることにすぎ
ず、外力は必ずしも正確な値である必要がないこと及び
組立後の鏡面調整が容易に可能なこと等の特徴を有する
。

（実施例） 第１図において、６は本発明による３次元ケーブルトラ
ス構造を構成する例えば柔軟なケーブル等の張力部材、
５，５′は張力部材６の結合点であシ、結合点５′は、
張力材の結合点のうち、例えばマスト１２等の支持材に
固定し、結合点の自由度を拘束される点である。１５は
結合点の自由度を拘束する点で、その数と方向に応じた
自由度を拘束している。また並進３自由度を全て固定さ
れている結合点５′を除く結合点は、例えば柔軟なケー
ブル等の張力部材１４によシ引張シを受け、各張力部材
６は正の張力を持つ。ここで張力部材６の数をｍ。

結合点において拘束される自由度の数をｍ′、結合点の
数をｊとしたとき、本発明による３次元ケーブルトラス
構造においては、ｍ＋ｍ’＝３ｊとなシ、これは３次元
静定トラスの成立条件を満す。すなわち、各結合点５は
予め張力部材６の長さおよび組み合せによって定まる、
並進３自由度を固定されている結合点５′に対する相対
位置に定位し、該結合点において固定される例えば金属
メツシュ等の柔軟なアンテナ鏡面要素にパラボラ近似曲
面を与えることができる。また、張力部材６に張力部材
長さ調整機構を設けることにより例えばアンテナを組み
立てた後においても張力部材６の長さを変え、結合点５
の位置を変えて、アンテナ鏡面形状を調整することがで
きる。

第４図は本発明の具体的実施例を説明する図であって、
大形のケーブルネット展開アンテナを通信衛星に搭載し
た一つの例である。第４図（ａ）は通信衛星を静止軌道
上へ乗せるためのロケット打ち上げ時における本アンテ
ナのロケットフェアリング内への収納状態あるいは静止
軌道上への投入直後の状態であって、７は主反射鏡面を
形成する金属メツシュ、９は副反射鏡、１０はケーブル
に張力を与える伸縮自在なトラスフレーム８を収納する
円筒、１３は衛星本体である。第４図（ｂ）は本発明の
アンテナが展開を開始し、トラスフレームを収納した円
筒１０が、それぞれの伸展方向まで展開してラッチ固定
された状態であって、１５は副反射鏡９を支えるための
伸縮自在のトラスプーム１１を収納する円筒である。第
２図（Ｃ）はさらに展開が進み、トラスフレーム８を収
納した円筒ｌｏがらそれぞれトラスフレーム８が伸展し
始め、トラスプームを収納した円筒１１からトラスブー
ム１４が伸展し始めるのと同時に、トラスフレーム８の
先端に取シ付けられ、トラスフレーム収納時には折りた
たまれて円筒内に収納されていたマスト１２が展開した
状態である。第４図（ｄ）はケーブルトラス展開アンテ
ナを完全に展開した状態の斜視図である。ケーブルトラ
ス構造を構成する各張力部材６はトラスフレーム８及び
トラスフレームの先端に取シ付けられたマスト１２およ
びケーブル１４によシ正の張力を持ち、各張力材の結合
点５は予め各張力材の長さ、組み合せによって定められ
た相対位置に固定さ粗各結合点において、ケーブルネッ
ト構造の表面に固定された金属メツシュアはパラボラ曲
面の近似示す断面図である。ケーブルトラス構造の拘束
点５′はマスト１２に固定され、張力付部分６に張力を
与えるためのケーブル１４は、トラスフレーム８に対し
てケーブルトラス構造と反対側においてマスト１２と衛
星本体１３とによって支えられたケーブルネット構造を
構成し、該ケーブルネット構造の結合点１８と結合点５
とを結ぶケーブルを介して張力部材６に正の張力を与え
る。このような構造になっているから、各結合点におい
て固定されているパラボラ曲面の近似曲面は、張力材６
およびケーブル１４の内力に依存しない。

前記実施例において、張力部材６の長さを調整する例え
ばターンバックル等の張力部材長調整装置を有する構造
も可能である。

この構造によシ、ケーブルトラス組み立て後においても
結合点の相対位置を調整することができ、従ってアンテ
ナ鏡面形状の調整を容易に行うことができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明により衛星搭載用大形ケー
ブルネット展開アンテナ鏡面を軽量に実現するとともに
軌道上への運搬のために小さく収納することができ、か
つ展開後のアンテナ鏡面形状を高精度に保つことができ
るという利点がある。

本明細書で述べた３次元ケーブルトラス構造は、展開ア
ンテナ構造だけでなく、一般の３次元構造に適用できる
ことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるアンテナ構造の斜視図、第２図は
従来の３次元ケーブルトラス構造の概念を示す平面図、
第３図は、本発明の基本的な概念を示す斜視図、第４図
は本発明によるアンテナの構造の特徴を表す実施例の斜
視図、第５図は張力部材に張力を与えるための構造例を
示す断面図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）柔軟で伸縮剛性が大きい特性を有する所定の長さ
   の複数の張力メンバーと、複数の張力メンバーの端部に
   自在に結合された複数の結合部材と、上記結合部材に直
   接あるいは間接に自在に結合され、上記全ての張力メン
   バーに正の張力を与えるように構成・支持する剛性を有
   する支持部材とから構成され、折りたたみが自在で、か
   つ上記支持部材により上記張力メンバーに正の張力を与
   えることにより、所定の三次元空間形状を形成すること
   を特徴とする３次元トラス宇宙構造体。
2. （２）上記張力メンバーは柔軟で伸縮剛性が大きいケー
   ブルであることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   記載の３次元トラス宇宙構造体。
3. （３）上記支持部材は伸縮自在で剛性を有する支持部材
   であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
   の３次元トラス宇宙構造体。
4. （４）上記張力メンバーに正の張力を与えることにより
   、３次元的なパラボラ曲面を形成することを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項記載の３次元トラス宇宙構造
   体。
5. （５）前記張力部材が長さ調整機構を有することを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載の３次元トラス宇
   宙構造体。