JP3889384B2 - Deployment antenna - Google Patents
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Description
本発明は、折り畳みあるいは丸めて収縮した状態で人工衛星等に搭載し、宇宙空間で展開させることができる展開アンテナに関する。 The present invention relates to a deployable antenna that can be mounted on an artificial satellite or the like in a folded or rolled and contracted state and deployed in space.
人工衛星等に搭載される展開アンテナを宇宙空間に搬送する場合、搬送手段としてスペースシャトル等のロケットを用いている。しかしながら、ロケットの貨物収容空間は、限られたスペースであるため、大型の展開アンテナを搬送する際には、小さく折り畳んだ状態でロケット内に収容し、ロケットが宇宙空間に到達した後に、この展開アンテナを宇宙空間に放出して展開する方式を用いている。 When a deployment antenna mounted on an artificial satellite or the like is transported to outer space, a rocket such as a space shuttle is used as a transport means. However, since the rocket's cargo storage space is limited, when transporting a large deployment antenna, it is housed in the rocket in a small folded state, and this deployment after the rocket has reached space. A system is used in which the antenna is released into space.
一般に、このような展開アンテナは、複数の基本構造を組み合わせることにより構成されており、組み合わせる基本構造の数次第で、大型の展開アンテナを構成することができる。 In general, such a deployable antenna is configured by combining a plurality of basic structures, and a large deployable antenna can be configured depending on the number of basic structures to be combined.
図6は従来の展開アンテナの基本構造の構成を分離して示す斜視図である。 FIG. 6 is a perspective view showing the basic structure of a conventional deployable antenna separately.
図6に示すように、この展開アンテナの基本構造は、反射鏡面として機能するアンテナ展開構造物100を有している。このアンテナ展開構造物100は、サーフェスケーブル、金属メッシュ、バックケーブル、タイケーブルにより構成され、複数のスタンドオフによって展開トラス101に支持されている。
As shown in FIG. 6, the basic structure of this deployment antenna has an
この展開トラス101は、長方形状に形成された6つの平面リンク機構102によって構成されている。これら平面リンク機構102は、中心軸部材103を共有することで、その周囲に放射状に等配されており、上記中心軸部材103をその軸方向に摺動させることで、展開トラス101を収納、展開できるようになっている。
The
また、展開トラスとして、長手方向に伸縮可能な6つの平面リンク機構を放射状に配置した構成も知られている。この構成では、上記複数の平面リンク機構を伸縮駆動することで、展開トラスの収納、展開を行っている。 A configuration in which six flat link mechanisms that can expand and contract in the longitudinal direction are radially arranged as a deployment truss is also known. In this configuration, the deployment truss is stored and deployed by driving the plurality of planar link mechanisms to extend and contract.
平面リンク機構の伸縮駆動には、展開トラスの周囲に配設された環状のケーブルを用いる。このケーブルは、各平面リンク機構の先端部に移動自在に接続されており、モータの回転によってケーブルの巻き取り量を調整することで、平面リンク機構を同期して伸縮させている(例えば、非特許文献1参照。)。
ところで、上述のアンテナ展開構造物100は、可撓性を有する柔軟なケーブルによって構成されており、自らの力ではアンテナ反射面としての形状を維持することができない。
By the way, the above-described
そのため、展開トラス101の上面をパラボラ面形状に形成しておき、その上に上記アンテナ展開構造物100を貼り付けることで、アンテナ展開構造物100をパラボラ面形状に維持している。
Therefore, the upper surface of the
しかしながら、この方法を用いた場合、アンテナ展開構造物100の鏡面精度が展開トラス101の形状に大きく依存することになる。そのため、アンテナ展開構造物100に所定の鏡面精度を持たせるためには、展開トラス101を高精度に設計し、かつ宇宙空間で変形しないよう高い剛性にする必要がある。
However, when this method is used, the mirror surface accuracy of the
本発明の目的は、簡単な構成で高い鏡面精度が得られるとともに、アンテナ展開構造物に常に張力を与えていなくとも反射鏡面を所望の形状に維持できる展開アンテナを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a deployable antenna that can obtain a high specular accuracy with a simple configuration and can maintain a reflecting mirror surface in a desired shape even when a tension is not always applied to the antenna deployable structure .
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の展開アンテナは次のように構成されている。 In order to solve the above problems and achieve the object, the deployable antenna of the present invention is configured as follows.
複数のケーブルを格子状に結合することで、収縮状態および展開状態に変形可能に構成され、表面に反射鏡面を有するアンテナ展開構造物と、
放射状に等間隔に連結された複数の膨張部材により構成され、上記膨張部材の先端部が夫々上記アンテナ展開構造物の外周端部に連結された膨張機構と、を備えている。
上記膨張機構の膨張部材は、少なくとも軸方向に膨張可能な棒状の嚢袋からなり、この嚢袋にガスを供給することで上記膨張部材を放射状に膨張させて、上記アンテナ展開構造物を上記展開状態に拡張させるとともに、
上記ケーブルは、熱硬化性素材で形成され、上記各嚢袋に供給されるガスの熱により上記ケーブルを熱硬化させることで、上記アンテナ展開構造物を展開状態に維持させることを特徴とする。
By combining a plurality of cables in a lattice shape, the antenna deployment structure is configured to be deformable into a contracted state and a deployed state, and has a reflecting mirror surface on the surface ;
An expansion mechanism including a plurality of expansion members that are radially connected at equal intervals, each of which has a distal end portion connected to an outer peripheral end portion of the antenna deployment structure.
The expansion member of the expansion mechanism is formed of a rod-shaped sac that can expand at least in the axial direction, and the expansion member is radially expanded by supplying gas to the sac to expand the antenna deployment structure. As well as extending to the state,
The cable is formed of a thermosetting material, and the antenna deployment structure is maintained in an unfolded state by thermosetting the cable with heat of gas supplied to the sac bags .
さらに、本発明の展開アンテナによると、上記膨張機構は、放射状に等間隔に配置された複数の平面膨張体によって構成され、各平面膨張体は、上記複数の膨張部材を互いに連結することで矩形状に形成されることを特徴とする。 Further, according to the deployable antenna of the present invention, the expansion mechanism is configured by a plurality of plane expansion bodies arranged radially at equal intervals, and each plane expansion body is rectangular by connecting the plurality of expansion members to each other. It is formed in a shape .
本発明によれば、簡単な構成で高い鏡面精度の展開アンテナを提供することができる。それとともに、ケーブルの熱硬化によりアンテナ展開構造物を展開状態のまま維持できるので、膨張機構によってアンテナ展開構造物に常に張力を与えていなくとも反射鏡面を所望の形状に維持することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a deployable antenna having a high specular accuracy with a simple configuration. At the same time, the antenna unfolding structure can be maintained in the unfolded state by thermosetting the cable, so that the reflecting mirror surface can be maintained in a desired shape even when the antenna unfolding structure is not always tensioned by the expansion mechanism.
図1〜図4を参照しながら、本発明の第1の実施の形態について説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は本発明の第1の実施の形態に係る展開アンテナの構成を分離して示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the deployable antenna according to the first embodiment of the present invention separately.
図1に示すように、この展開アンテナは、平面六角形状のケーブルネットワーク1(アンテナ展開構造物)を有する。このケーブルネットワーク1は、剛性が高く伸びにくい複数の索条体、例えばケーブル2をノード3(結合手段)で順次結合することで格子状に構成されており、その表面には反射鏡面として機能する電波反射膜10が貼り付けられ、裏面には第1の膨張機構4が設けられている。
As shown in FIG. 1, this deployment antenna has a planar hexagonal cable network 1 (antenna deployment structure). The cable network 1 is configured in a lattice shape by sequentially connecting a plurality of cable bodies having high rigidity and difficult to extend, for example, a cable 2 by nodes 3 (coupling means), and the surface functions as a reflecting mirror surface. A radio
図2は同実施の形態に係る第1の膨張機構4が膨張した状態を示す斜視図、図3は同実施の形態に係るインフレータブルチューブ5が収縮した状態を示す斜視図、図4は同実施の形態に係るインフレータブルチューブ5が膨張した状態を示す斜視図である。
2 is a perspective view showing a state where the first expansion mechanism 4 according to the embodiment is expanded, FIG. 3 is a perspective view showing a state where the
図2〜図4に示すように、この第1の膨張機構4は複数、本実施の形態では6本のインフレータブルチューブ5(膨張部材)を有する。これらインフレータブルチューブ5は、軸方向に膨張可能な嚢袋で形成されており、その基端部は連結部6を介して連結体7の外周面に等間隔で連結されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the first expansion mechanism 4 includes a plurality of inflatable tubes 5 (expansion members) in the present embodiment. These
この連結体7は、上記各インフレータブルチューブ5同士を互いに連通させており、その所定部位には上記各インフレータブルチューブ5にガスを供給するための供給部8を備えている。この供給部8にはガス供給装置(図示せず)が接続されており、連結体7を介してインフレータブルチューブ5内にガスを供給することで、インフレータブルチューブ5をそれぞれ軸方向に、つまり、全体で見れば放射状に膨張できるようになっている。
The connecting body 7 communicates the
インフレータブルチューブ5の先端部5aは、それぞれ六角形状のケーブルネットワーク1の外周端部(各頂点1a)と連結しており、これらインフレータブルチューブ5を軸方向に膨張することで、ケーブルネットワーク1を外周方向に拡張させて展開できるようになっている。
The
上記構成の展開アンテナを宇宙空間に構築する場合、展開アンテナは各インフレータブルチューブ5を収縮した上で、体積が小さくなるように、折畳みあるいは丸める等により収縮状態とする。この収縮状態の展開アンテナをロケットの貨物収容空間に収納する。
When constructing the deployment antenna having the above configuration in space, the deployment antenna is contracted by folding or rolling the
そして、ロケットを打ち上げて宇宙空間に到達したら、ロボット操作等により展開アンテナをロケットから放出し、ガス供給装置によって各インフレータブルチューブ5にガスを供給する。これによって、インフレータブルチューブ5は、その軸方向に膨張し、連結体7を中心にして放射状に膨張する。インフレータブルチューブ5の先端部は、ケーブルネットワーク1の外周端部に連結されているため、インフレータブルチューブの軸方向の膨張によって、ケーブルネットワーク1が大きく展開する。そして、ロボット操作により展開アンテナの姿勢を調整し、ケーブルネットワーク1の反射鏡面の方向を正確に設定する。以上で、展開アンテナの構築が終了する。
When the rocket is launched and reaches the outer space, the deployment antenna is released from the rocket by a robot operation or the like, and gas is supplied to each
なお、ケーブルネットワーク1を展開した後は、常にインフレータブルチューブ5内のガス圧を維持することで、ケーブルネットワーク1に張力を付与し続ける必要がある。
Note that, after the cable network 1 is deployed, it is necessary to continuously apply tension to the cable network 1 by always maintaining the gas pressure in the
上記構成の展開アンテナによれば、ケーブルネットワーク1を展開する展開手段として、ガスの供給により膨張するインフレータブルチューブ5を用いている。そのため、従来のような展開トラスを用いる場合に比べて、展開アンテナの構成を簡易化することができる。
According to the deploying antenna having the above-described configuration, the
また、インフレータブルチューブ5の膨張を用いてケーブルネットワーク1に張力を付与することで、ケーブルネットワーク1を展開するようにしている。そのため、各ケーブル2の長さを調整しておくだけで、ケーブルネットワーク1を所望の形状にすることができるから、簡単な構成で高い鏡面精度を得ることができる。
In addition, the cable network 1 is deployed by applying tension to the cable network 1 using the expansion of the
次に、図5を参照しながら本発明の第2の実施の形態について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図5は本発明の第2の実施の形態に係る第2の膨張機構の構成を示す斜視図である。 FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of the second expansion mechanism according to the second embodiment of the present invention.
図5に示すように、本実施の形態に係る展開アンテナは第2の膨張機構4Aを有する。この第2の膨張機構4Aは、矩形状に形成された複数、本実施の形態では6つの平面膨張体11によって構成されている。これら平面膨張体11は、中心部材12を共有することで、その周囲に放射状に等配されている。
As shown in FIG. 5, the deployable antenna according to the present embodiment includes a
各平面膨張体11は、上記中心部材12、上部材13、下部材14、外部材15、及び斜め部材16によって構成されている。これらの部材12〜16は、第1の実施の形態と同様に、膨張可能なインフレータブルチューブによって形成されており、部材同士は連結部分にて互いに連通している。
Each
すなわち、本実施の形態では、第2の膨張機構4Aを構成する6つの平面膨張体11を平面構造体とし、これら平面膨張体11を中心部材12の周囲に放射状に配置することで、第2の膨張機構4Aを三次元構造としているから、三次元空間内における各方向に対する剛性が向上する。
In other words, in the present embodiment, the six
なお、上記各実施の形態では、インフレータブルチューブの素材については、特に限定していないが、例えばインフレータブルチューブの素材を熱硬化性素材とすれば、インフレータブルチューブに高温ガスを供給することで、各インフレータブルチューブを熱硬化によって膨張時の形状のまま維持させることができる。そのため、第1、第2の膨張機構4、4Aによってケーブルネットワーク1に常に張力を与えていなくても、反射鏡面を所望の形状に維持することができる。
In each of the above embodiments, the material of the inflatable tube is not particularly limited. For example, if the material of the inflatable tube is a thermosetting material, each inflatable tube is supplied by supplying a high-temperature gas to the inflatable tube. The tube can be maintained in its expanded shape by thermosetting. Therefore, even if the tension is not always applied to the cable network 1 by the first and
また、ケーブルネットワーク1を構成するケーブル2を熱硬化性素材で形成しても同様の効果を得ることができる。すなわち、ケーブル2を熱硬化性素材で形成すれば、インフレータブルチューブに供給される高温ガスの熱の一部がケーブル2に伝わるから、ケーブル2の熱硬化によってケーブルネットワーク1を展開状態のまま維持させることができる。そのため、第1、第2の膨張機構4、4Aによってケーブルネットワーク1に常に張力を与えていなくても、反射鏡面を所望の形状に維持することができる。
Moreover, the same effect can be acquired even if the cable 2 which comprises the cable network 1 is formed with a thermosetting material. That is, if the cable 2 is formed of a thermosetting material, a part of the heat of the high-temperature gas supplied to the inflatable tube is transmitted to the cable 2, so that the cable network 1 is maintained in an unfolded state by the thermosetting of the cable 2. be able to. Therefore, even if the tension is not always applied to the cable network 1 by the first and
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
1…アンテナ展開構造物(ケーブルネットワーク)、2…ケーブル、4…第1の膨張機構、4A…第2の膨張機構、5…膨張部材(インフレータブルチューブ)、10…反射鏡面(電波反射膜)。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Antenna expansion | deployment structure (cable network), 2 ... Cable, 4 ... 1st expansion mechanism, 4A ... 2nd expansion mechanism, 5 ... Expansion member (inflatable tube), 10 ... Reflective mirror surface (radio wave reflection film).
Claims (2)
放射状に等間隔に連結された複数の膨張部材により構成され、上記膨張部材の先端部が夫々上記アンテナ展開構造物の外周端部に連結された膨張機構と、を具備し、
上記膨張機構の膨張部材は、少なくとも軸方向に膨張可能な棒状の嚢袋からなり、この嚢袋にガスを供給することで上記膨張部材を放射状に膨張させて、上記アンテナ展開構造物を上記展開状態に拡張させるとともに、
上記ケーブルは、熱硬化性素材で形成され、上記各嚢袋に供給されるガスの熱により上記ケーブルを熱硬化させることで、上記アンテナ展開構造物を展開状態に維持させることを特徴とする展開アンテナ。 By combining a plurality of cables in a lattice shape, the antenna deployment structure is configured to be deformable into a contracted state and a deployed state, and has a reflecting mirror surface on the surface ;
An expansion mechanism configured by a plurality of expansion members that are radially connected at equal intervals, each having a distal end portion of the expansion member connected to an outer peripheral end portion of the antenna deployment structure,
The expansion member of the expansion mechanism is formed of a rod-shaped sac that can expand at least in the axial direction, and the expansion member is radially expanded by supplying gas to the sac to expand the antenna deployment structure. As well as extending to the state,
The cable is formed of a thermosetting material, and the antenna deployment structure is maintained in an unfolded state by thermosetting the cable with heat of gas supplied to each sac bag. antenna.
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