JP4313114B2 - 展張可能なアンテナ反射器 - Google Patents

Description

本発明は、展張可能なアンテナ反射器に関するものである。

将来的な通信衛星においては、中程度のサイズでありかつ軽量であるような展張可能なアンテナ反射器であって、衛星の打上げ時には衛星上において利用可能な最小包絡面でもって収縮可能とされかつ使用時には展張可能とされるようなアンテナ反射器が、必要とされている。なお、本出願人の知る限りにおいては、本出願に関連性を有する先行技術文献は存在しない。

本発明の目的は、収縮状態において最小の包絡面を有しているような、展張可能アンテナ反射器を提供することである。

上記目的は、請求項１に記載された展張可能アンテナ反射器によって達成される。本発明のいくつかの好ましい実施形態は、従属請求項において規定されている。

本発明によるアンテナ反射器は、いわゆる薄いシートからなるアンテナ反射器であって、固定された中央皿状部材の周囲に配置されるとともに好ましくはＣＦＲＰ（カーボンファイバによって補強されたプラスチック,Carbon Fiber Reinforced Plastic）から形成された展張可能な複数のシート状パネルを具備している。複数の展張可能シート状パネルの各回転軸は、中央皿状部材の中心に対して傾斜しており、これにより、収縮包絡線を最適化することができる。パネルの展張は、皿状部材の中心に関する径方向において行われるのではなく、ある種のズレを有して行われる。

本発明によるアンテナ反射器は、収縮時には、それぞれの上端エッジにおいて各展張可能パネルを曲げることができるとともに、パネルの曲げを緩和することによる展張後には、明確な公称パラボラ外形を得ることができる。

よって、パネルの展張動作の最適化によってだけではなく、収縮状態におけるパネルの曲げによっても、収縮状態でのアンテナ反射器の幾何学的包絡線を最小化することができる。

アンテナ反射器の展張状態における直径は、好ましくは、３〜６ｍとされる。好ましい周波数バンドは、Ｘバンドあるいはそれよりも高周波数のバンドである。

以下、本発明の実施形態につき、添付図面を参照しつつ、本発明を何ら限定するものではなく単なる例示として、説明する。

図１は、収縮状態とされた、すなわち、打上げ時の状態とされた、本発明によるアンテナ反射器を示している。ＣＦＲＰから形成された個々のシート状パネル（Ｐ）は、中央支持リング（Ｒ）に対して関節移動可能に連結されている。中央支持リング（Ｒ）は、衛星に対しての構造的インターフェースを提供しているとともに、また、アンテナ反射器の三脚／フィード（ＴＰ）アセンブリに対しての構造的インターフェースも提供している。さらに、アンテナ反射器のうちの、同様に薄い壁のＣＦＲＰ製メンブラン部材として構成されている中央皿状部材（ＣＤ）（図４）が、中央支持リング（Ｒ）に対して固定されている。好ましくは、薄いシート状パネル（Ｐ）の各々は、中空のＣＦＲＰ製リブ（ＲＢ）によって支持されている。ここで、各リブ（ＲＢ）は、パネル（Ｐ）を、機械的ブッシングを介して、中央皿状部材（ＣＤ）に対して連結している。図１からわかるように、薄いシート状パネル（Ｐ）の上部内方エッジは、収縮状態へと曲げられている。展張時には、パネル（Ｐ）の緩和が行われる（図２〜図４）。

図４は、完全な展張状態とされたアンテナ反射器を示している。中央皿状部材と、この皿状部材の周囲において展張状態とされた複数のシート状パネルとが、一緒となって、反射面の全体を形成している。

各シート状パネル（Ｐ）の展張軸がアンテナ反射器の中心に対して傾斜していることは、本発明の本質的特徴点である。これにより、最小収縮包絡面の形状を最適化することができる。言い換えれば、個別の各シート状パネル（Ｐ）の長さ方向軸（リブ（ＲＢ）に並行した軸）は、中央皿状部材（ＣＤ）の中心に対しての径方向を向いているのではなく、その中心に対して傾斜した向きとされている。これにより、収縮時の幾何的最小化が得られている。図４からわかるように、各パネルの長さ方向軸は、中央皿状部材（ＣＤ）の中心を中心とした円に対して、接線方向とされている。

皿状部材の中心に対して回転軸を傾斜させるという見地につき、図９を参照して、さらに説明する。図９は、本発明によるアンテナ反射器を示している（平面図による図示であるものの、図示の明瞭化のために複数のシート状パネルの図示が省略されている）。複数のシート状パネル（Ｐ）の各ヒンジ（Ｈ）は、中央皿状部材（ＣＤ）の中心（Ｍ）を中心とした円上に、配置されている。各ヒンジ（Ｈ）の回転軸（ＲＡ）は、その円に対しての接線方向を向いていない向きとされている。

好ましくは、個々のパネルは、展張後には互いに連結されない。これにより、パネルどうしの間の相互結合効果を一切受けないような最終パラボラ外形を得ることができる。個々の各パネルは、明確なパラボラ外形を形成し、各パネルの上部リムは、他のパネルとは完全に独立に、高さを微調整することができる。

各パネル（Ｐ）の上面には（収縮状態において見た時の上面には）、好ましくはリブ（ＲＢ）によって支持されつつ、金属製の打上げ時ロックブラケット（ＬＬＢ）が取り付けられている。これにより、収縮状態において、閉塞形態のロック構造リングを形成することができる。この構造リングは、打上げ時に、複数のブラケット（ＬＬＢ）によって形成される各リングセグメントどうしを互いに圧縮し得るような、周縁ロープ（あるいは、締付ロープ、圧縮ロープ）（ＣＲＯ）によって締め付けられる。これにより、モーメントと横方向力とを伝達するような堅固な構造リングが形成される。打上げ時のすべての負荷は、パネルリブ（ＲＢ）を介して、中央支持リング（Ｒ）上の構造インターフェースに対して、下向きに伝達される。

アンテナ反射器を解放するに際しては、締付ロープ（図７）をカットし、シート状パネル（Ｐ）の各ヒンジ（Ｈ）のところに存在しかつパネル（Ｐ）に対しての回転軸として作用するトルクスプリング（ＴＳＰ）（図８）を使用することによって、展張を開始する。さて、図５に示すように、展張時には、好ましくはパネル（Ｐ）の上面上に取り付けられたダンピングデバイス（ＤＤ）によって、展張動作が制動される。図５に示すダンピングデバイス（ＤＤ）は、相応するような形状とされている１つの打上げ時ロックブラケット（ＬＬＢ’）内に、適合している。すべての打上げ時ロックブラケット（ＬＬＢ）に沿って案内されている細いロープ（ＤＲ）（図５，図７）が、ダンピングデバイス（ＤＤ）に対して取り付けられた細いケーブルドラム（ＣＤＲ）によって引っ張られている。このため、すべてのパネル（Ｐ）の全体的展張動作が、互いに同時に制動される。ダンピングデバイスは、渦電流式ダンピングデバイスとすることができる。しかしながら、他の任意の種類のダンピングデバイスを使用することもできる。展張されつつある複数のパネル（Ｐ）どうしの互いの同期化は、アンテナ反射器の構造的コンセプト（図２）によって本来的に得られる。最終的な完全展張状態においてのみ、すべてのパネルが、互いに並置され（互いに隣接しているパネルどうしの間においてはある程度のオーバーラップが存在している状態で互いに並置され）、もはや複数のパネルが互いに隠し合うことがない。

各個別パネルの下端エッジの近傍に位置したスプリング付勢パネル回転軸回りにおける完全な展張後には、展張された端部状態は、中央支持リングに対して取り付けられたマグネット式端部係止部材によって、維持される。このインターフェースは、パネルリブのうちの、適切な金属製端部係止部材を付帯している端部そのものに対して係合している。展張軸（ＲＡ）上においてなおも作用しているトルクスプリング（ＴＳＰ）は、展張ヒンジ（Ｈ）内における残留バックラッシュを抑制する。

構造リング（Ｒ）は、中空ＣＦＲＰ製リングとして構成されており、複数の展張パネル（図３）に対しての端部係止体として機能するとともに、各個別パネル（Ｐ）の展張軸（ＲＡ）のベアリングとして機能する。

収縮状態とされたアンテナ反射器を示す斜視図である。 部分的に展張されたアンテナ反射器を示す斜視図である。 完全に展張されたアンテナ反射器を示す斜視図である。 完全に展張されたアンテナ反射器を示す平面図である。 アンテナ反射器の展張ダンピングデバイスを示す斜視図である（１枚のパネルだけが図示されている）。 アンテナ反射器の打上げ時ロックデバイスを示す斜視図である。 打上げ時ロックデバイス（締付ロープ、および、展張ダンピングロープ）を詳細に示す斜視図である。 パネルヒンジと、パネル展張駆動機構（スプリング）と、を示す斜視図である。 アンテナ反射器を示す平面図であって、図示の明瞭化のために複数のシート状パネルの図示が省略されている。

符号の説明

ＣＤ 中央皿状部材
ＣＤＲ ケーブルドラム
ＣＲＯ 周縁ロープ
ＤＤ ダンピングデバイス
ＤＲ 細いロープ（ダンピングロープ）
ＬＬＢ 打上げ時ロックブラケット（ブラケット）
Ｍ 中心
Ｐ 展張可能なシート状パネル
Ｒ 中央支持リング（中央支持部材）
ＲＡ 回転軸
ＲＢ リブ
ＴＳＰ トルクスプリング

Claims (6)

1. 中央皿状部材（ＣＤ）と、この中央皿状部材（ＣＤ）の周囲に配置された展張可能な複数のシート状パネル（Ｐ）と、を具備する展張可能なアンテナ反射器であって、
   さらに、前記中央皿状部材（ＣＤ）が固定されるとともに前記複数の展張可能シート状パネル（Ｐ）がヒンジ連結されている中央支持部材（Ｒ）を具備し、
   前記複数の展張可能シート状パネル（Ｐ）の各回転軸（ＲＡ）が、前記中央皿状部材（ＣＤ）の中心（Ｍ）に対して傾斜しており、
   前記アンテナ反射器の収縮状態においては、前記複数の展張可能シート状パネル（Ｐ）が、前記アンテナ反射器の包絡面を最小化し得るよう少なくとも部分的に曲げられており、
   前記複数のパネル（Ｐ）が、緩和されることによって展張状態とされ、
   前記各シート状パネル（Ｐ）が、前記シート状パネル（Ｐ）と前記中央支持部材（Ｒ）とを機械的ブッシングを介して連結しているリブ（ＲＢ）によって、支持されていることを特徴とする展張可能なアンテナ反射器。
2. 請求項１記載の展張可能なアンテナ反射器において、
   前記各シート状パネル（Ｐ）が、前記回転軸（ＲＡ）として機能することによって前記複数のシート状パネル（Ｐ）を前記収縮状態から前記展張状態へと移行させるトルクスプリング（ＴＳＰ）を、備えていることを特徴とする展張可能なアンテナ反射器。
3. 請求項１又は２記載の展張可能なアンテナ反射器において、
   前記各シート状パネル（Ｐ）の外端部に、前記アンテナ反射器の前記収縮状態において閉塞形態のロック構造リングを形成する複数のブラケット（ＬＬＢ）が、取り付けられていることを特徴とする展張可能なアンテナ反射器。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の展張可能なアンテナ反射器において、
   前記アンテナ反射器の前記収縮状態においては、前記構造リングが、前記各ブラケット（ＬＬＢ）どうしを互いに圧縮し得る周縁ロープ（ＣＲＯ）によって締め付けられていることを特徴とする展張可能なアンテナ反射器。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の展張可能なアンテナ反射器において、
   前記中央支持部材（Ｒ）が、ＣＦＲＰ製の中空リングとされていることを特徴とする展張可能なアンテナ反射器。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の展張可能なアンテナ反射器において、
   前記複数の展張可能シート状パネル（Ｐ）が、ＣＦＲＰから形成されていることを特徴とする展張可能なアンテナ反射器。

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