JP2008306567A - Membrane reflector - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、人工衛星に搭載されるメンブレンリフレクタに関するものであり、特に、鏡面部と、この鏡面部を背面側から支持するための背面構造体と、上記鏡面部と上記背面構造体とを結合する複数個の結合部材とを備えた人工衛星搭載用のメンブレンリフレクタに関するものである。 The present invention relates to a membrane reflector mounted on an artificial satellite, and in particular, combines a mirror surface portion, a back structure for supporting the mirror surface portion from the back side, and the mirror surface portion and the back structure. The present invention relates to a membrane reflector for mounting on an artificial satellite provided with a plurality of coupling members.
現在、人工衛星に搭載されているリフレクタについては各種の方式があるが、リフレクタの軽量化を目的として、反射鏡の鏡面部として強化繊維による2軸または3軸織物を強化材とする複合材料からなる薄板(メンブレン)状の面を用い、この鏡面部の背面側から支持して反射鏡面を維持させる背面構造体を備えたメンブレンリフレクタがある。このメンブレンリフレクタの鏡面部と背面構造体とを結合するための結合部品としては、L字型部品、箱型部品、円筒状部品あるいは湾曲部を持つ板状部品などが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 At present, there are various types of reflectors mounted on satellites. For the purpose of reducing the weight of reflectors, the reflector surface is made of a composite material that uses biaxial or triaxial woven fabrics made of reinforcing fibers as reinforcement. There is a membrane reflector provided with a back structure that uses a thin plate (membrane) -like surface and supports the mirror surface portion from the back side to maintain the reflecting mirror surface. As a coupling component for coupling the mirror surface portion and the back structure of the membrane reflector, an L-shaped component, a box-shaped component, a cylindrical component, or a plate-shaped component having a curved portion has been proposed (for example, Patent Document 1).
また、メンブレンリフレクタの鏡面部分とメンブレンリフレクタ背面構造体部分との間の結合を安価に、かつ、温度変化に対してリフレクタ鏡面精度への影響が少ないように結合することを目的とした部品が知られている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, there are parts that are designed to connect the mirror reflector part of the membrane reflector and the membrane reflector back structure part at low cost and with little influence on the reflector mirror accuracy against temperature changes. (For example, refer to Patent Document 2).
宇宙環境においてはメンブレンリフレクタ鏡面部は太陽光の直射により時には摂氏100度を超える高温となり、これにともなう部材の熱膨張により延び変形を生じる。また、宇宙機が地球の陰に入った時にはメンブレンリフレクタ鏡面部の温度は急激に低下し時には摂氏−150度以下にも達する。これにともなう部材の熱収縮によりメンブレンリフレクタ鏡面部の縮み変形が生じる。 In the space environment, the mirror surface of the membrane reflector sometimes becomes a high temperature exceeding 100 degrees Celsius due to direct sunlight, and the member is extended and deformed due to the thermal expansion of the member. Also, when the spacecraft enters the shade of the earth, the temperature of the membrane reflector mirror surface portion suddenly drops and sometimes reaches -150 degrees Celsius or less. As a result of the thermal contraction of the member, the membrane reflector mirror surface is contracted and deformed.
従来のメンブレンリフレクタ鏡面部の構造体では、メンブレンリフレクタ鏡面部1とメンブレンリフレクタ背面構造体2が結合部材3によって堅く結合されているため、メンブレンリフレクタ鏡面部1とメンブレンリフレクタ背面構造体2の延びあるいは縮みの変形の大きさが異なった場合、リフレクタに反りや歪みを起こしてしまう。上記のごときメンブレンリフレクタ鏡面部の変形のため、上記従来のメンブレンリフレクタ鏡面部で反射された電波の焦点は期待された所からずれてしまうという現象が発生し通信精度の低下を招く原因となっていた。
In the conventional structure of the membrane reflector mirror surface portion, since the membrane reflector
上記メンブレンリフレクタ鏡面部の反りや歪みを防ぐことは、電波の焦点のずれをおさえ、通信精度の低下を防ぎ、通信の安定性を向上させる上で解決すべき課題であった。 Preventing the warp and distortion of the membrane reflector mirror surface has been a problem to be solved in order to suppress the defocus of the radio wave, prevent the communication accuracy from being lowered, and improve the stability of communication.
従ってこの発明の目的は、上述の課題に鑑み、メンブレンリフレクタ鏡面部の反りや歪みを防ぎ、上記反りや歪みに起因する電波の焦点のずれをおさえ、通信精度の低下を防ぎ、通信の安定性を向上させることのできるメンブレンリフレクタを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to prevent warping and distortion of the membrane reflector mirror surface in view of the above-mentioned problems, to suppress the defocusing of radio waves caused by the warping and distortion, to prevent deterioration in communication accuracy, and to stabilize communication. It is providing the membrane reflector which can improve.
この発明によれば、鏡面部と、この鏡面部を背面側から支持するための背面構造体と、上記鏡面部と上記背面構造体とを結合する複数個の結合部材とを備えた人工衛星搭載用のメンブレンリフレクタにおいて、上記結合部材が、上記鏡面部に結合される板状の第1結合端部と、上記背面構造体に結合される板状の第2結合端部と、上記第1および第2結合端部間に連結されて上記第1および第2結合端部を相対的に移動できるようにする可撓連結部とを備えていることを特徴とするメンブレンリフレクタが得られる。 According to the present invention, an artificial satellite mounted comprising a mirror surface portion, a back structure for supporting the mirror surface portion from the back side, and a plurality of coupling members for connecting the mirror surface portion and the back structure. In the above membrane reflector, the coupling member includes a plate-shaped first coupling end coupled to the mirror surface portion, a plate-shaped second coupling end coupled to the back structure, and the first and A membrane reflector is provided that includes a flexible coupling portion that is coupled between the second coupling end portions so that the first and second coupling end portions can be relatively moved.
この発明のメンブレンリフレクタによれば、メンブレンリフレクタ鏡面部の反りや歪みを防ぎ、鏡面部の反りや歪みに起因する電波の焦点のずれをおさえ、通信精度の低下を防ぎ、通信の安定性を向上させることができる。 According to the membrane reflector of the present invention, the mirror reflector mirror surface is prevented from warping and distortion, radio wave defocusing caused by mirror surface warping and distortion is suppressed, communication accuracy is prevented from being lowered, and communication stability is improved. Can be made.
実施の形態1.
図1は本発明のメンブレンリフレクタの全体を示す斜視図であり、図2は薄板状の反射鏡面部が結合部材によって背面構造体に支持される様子を示す部分斜視図であり、図3は結合部材の詳細構造を示す斜視図である。図1〜3において、本発明の人工衛星搭載用のメンブレンリフレクタは反射鏡面を形成する薄板状の鏡面部1と、この鏡面部1を反射鏡面の凸面側である背面側から支持するための背面構造体2と、鏡面部1と背面構造体2とを結合する複数個の結合部材3とを備えている。
FIG. 1 is a perspective view showing the entire membrane reflector of the present invention, FIG. 2 is a partial perspective view showing a state where a thin plate-like reflecting mirror surface portion is supported by a back structure by a connecting member, and FIG. It is a perspective view which shows the detailed structure of a member. 1 to 3, a membrane reflector for mounting on an artificial satellite according to the present invention includes a thin plate-like
メンブレンリフレクタの鏡面部1は、強化繊維による2軸または3軸織物を強化材とする複合材料からなる薄板(メンブレン)状の膜状部材であり、この鏡面部1が所定の反射鏡として作用するように背面側から背面構造体2によって支持されている。
The
背面構造体2は、図示の例ではメンブレンリフレクタの軸方向に幅寸法を持つ、全体としてほぼ矩形の長い板状の梁部材4を三角トラス状に組み合わせたものである。図2に示されているように図示の梁部材4は断面形がほぼT字型であって、T字の横棒が梁部材4の剛性を高めている。梁部材4のT字の縦棒の下端すなわち梁部材4の鏡面部1側の側縁5が鏡面部1に近い位置となるように配置されていて、この鏡面部1側の側縁5が結合部材3によって鏡面部1に結合されている。
In the illustrated example, the
結合部材3は、図3によく示されているように、背面構造体2の梁部材4の側縁5に結合される板状の第1結合端部6と、鏡面部1に結合される板状の第2結合端部7と、第1および第2結合端部6、7間に連結されていて第1および第2結合端部6、7を相対的に移動できるように支持する可撓連結部8とを備えていて、第1および第2結合端部6、7と、可撓連結部8とで全体としてほぼL字型にされている。このようなL字形の結合部材だけを単独で、あるいは2つ向かい合わせに用いて鏡面部1を背面構造体2に結合することもできる。
As shown well in FIG. 3, the coupling member 3 is coupled to the mirror-
第1および第2結合端部6および7は、繊維織物に樹脂を含浸硬化させた強化複合材料であり、例えば芳香族ポリアミド繊維あるいはカーボンファイバにエポキシ樹脂等の樹脂を含浸させて硬化させた繊維織物材料(CFRP)である。可撓連結部8は、樹脂を含浸させてない繊維織物であり、例えば一旦樹脂を含浸させた複合材料の板材を作り、可撓連結部8に対応する部分に折り目を付けてこの部分の樹脂を除去するなどすることにより形成することができる。結合部材3はこのように、軽量かつ熱膨張係数がきわめて小さい複合材料により製造されている。
The first and
図示の結合部材3は、このようなL字型に組み合わされた第1結合端部6、第2結合端部7および可撓連結部8を2組備え、それらが連結部9により互いに連結されて一体に連続した一部品の結合部材3が形成されている。第1結合端部6は互いに対向していて間に背面構造体2の梁部材4を挟持し、接着剤等で結合して支持することができる。第2結合端部7は第1結合端部6から直角に背面構造体2の梁部材4から離れる方向に延びている。第1結合端部6と第2結合端部7との間には可撓連結部8が設けられている。
The illustrated coupling member 3 includes two sets of the
第2結合端部7の外側の端部は、第2結合端部7に平行に延びた連結部9によって互いに連結されている。連結部9も、第1および第2結合端部7および8と同じ繊維強化複合材料で形成されていて、鏡面部1に接着剤等によって結合される結合部10と、結合部10の両端から立ち上がった比較的短い立ち上がり部11とを持っていて、この立ち上がり部11で第2結合端部7に連結されている。このように第2結合端部7は結合部10から僅かに離間して連結部9を介して鏡面部1に結合されている。
The outer end portions of the second
このような結合部材3によって鏡面部1を背面構造体2の梁部材4に結合した場合、梁部材4の側縁5は少なくとも結合部では鏡面部1に接触しておらず、間に僅かな間隙ができていて、外力を受けたとき、鏡面部1と背面構造体2との間の角度位置は結合部材3の可撓連結部8が変形することによって変化することができる。
When the
図1には、結合部材3に関連した移動および回転を軸X、Y、Zとそれぞれの軸回りの回転角度θx、θy、θzを表す座標軸を描いてある。図1の結合部材3を用いた場合には、結合部材3の可撓連結部8の繊維の方向などから、X軸回りのθx回転だけが許された1回転自由度(θx方向)を有する構造となっている。
In FIG. 1, the movement and rotation associated with the coupling member 3 are depicted as axes X, Y and Z and coordinate axes representing rotation angles θx, θy and θz about the respective axes. When the coupling member 3 of FIG. 1 is used, it has one degree of freedom of rotation (θx direction) in which only θx rotation around the X axis is allowed from the fiber direction of the flexible connecting
結合部材3の配置は、メンブレンリフレクタの鏡面部1および背面構造体2の変形モードに合わせて変形拘束を緩和させ、強度および電気的な見地をも取り入れて決定される。例えば、1回転自由度の回転軸はメンブレンリフレクタの鏡面部の中心から各結合点を結ぶ放射方向に延びる軸線に直交させることが望ましい。この場合に、特にL字型の結合部材を用いる場合には、必要に応じて背面構造体2の梁部材4に結合される第1結合端部の表面に楔形の部材を貼り付けて結合面を傾斜させて角度を調整することができる。
The arrangement of the coupling member 3 is determined by relaxing the deformation constraint in accordance with the deformation mode of the
このような可撓連結部8を備えた結合部材3を配置することによってメンブレンリフレクタの鏡面部1はメンブレンリフレクタの背面構造体2の反りや歪みに対して角度拘束を持たなくなるため、メンブレンリフレクタの鏡面部1は変形を回避することができる。
By disposing the coupling member 3 having such a flexible connecting
実施の形態2.
図4は、この発明のメンブレンリフレクタの別の実施形態を示す部分斜視図である。図2に示したものとの相違は、背面構造体2の梁部材4の側縁5の結合部材12の結合位置に切欠13が設けてあり、この切欠13によって、鏡面部1と結合部材3との間の結合点(支点)と結合部材3と梁部材4との間の結合点(支点)である切欠13の側縁14との間の距離が大きくなることである。
FIG. 4 is a partial perspective view showing another embodiment of the membrane reflector of the present invention. The difference from that shown in FIG. 2 is that a
このように背面構造体2の梁部材4に切欠13を設けたため、図4の構造によれば、鏡面部1は、可撓連結部8の曲がりおよびずれにより、回転θxだけでなく、Y軸およびZ軸方向にも移動できるようになり、角度変形による1回転自由度および2並進自由度が与えられる。
Since the
また、結合部材12は、可撓連結部8も第1および第2結合端部6、7と同様に繊維織物に樹脂を含浸硬化させた強化複合材料で作ることもできる。この場合、結合部材12は繊維樹脂複合材料を素材として、例えば図4に示すような折り曲げられた薄板成形品とすることで面外剛性を下げ、面内剛性をあげることが可能であり、これにより1回転自由度(θx方向)および2並進自由度(Y方向、Z方向)を与えることができる。
Further, the
結合部材12の配置はメンブレンリフレクタ鏡面部1およびメンブレンリフレクタ背面構造体2の変形モードに合わせて変形拘束を緩和し、且つ、強度および電気的な見地から決定される。例えば、1回転自由度(θx方向)の回転軸はメンブレンリフレクタ鏡面部の中心から各結合点を結ぶ放射方向に伸びる軸線に直交することが望ましい。2並進自由度の並進方向(Y方向、Z方向)はメンブレンリフレクタ鏡面部の中心から各結合点を結ぶ放射方向に伸びる軸線に並行であることが望ましい。この場合にも、必要に応じて背面構造体2の梁部材4に結合される第1結合端部の表面に楔形の部材を貼り付けて結合面を傾斜させて角度を調整することができる。
The arrangement of the
結合部材12を配置することによってメンブレンリフレクタ鏡面部1はメンブレンリフレクタ背面構造体2の反りや歪みに対して変位拘束、角度拘束を持たなくなるため、メンブレンリフレクタ鏡面部1は変形を回避することができる。
By disposing the
本発明のメンブレンリフレクタに用いる結合部材には、様々な変形が可能である。例えば、結合部材を一体に連続した単一樹脂部材で作り、可撓連結部8の厚さを、第1および第2結合端部6および7の厚さよりも小さくして可撓性を増すこともできる。
Various modifications can be made to the coupling member used in the membrane reflector of the present invention. For example, the coupling member is made of a single continuous resin member, and the thickness of the flexible connecting
図5に示す結合部材15は、背面構造体2に結合される板状の第1結合端部6と、鏡面部1に結合される板状の第2結合端部7と、第1および第2結合端部6、7間に連結されて第1および第2結合端部6、7を相対的に移動できるように支持する可撓連結部16からなるL字型の結合部材15である。この例では、結合部材15が全体が一体に連続した単一樹脂部材であり、可撓連結部16の厚さが、第1および第2結合端部6、7の厚さよりも小さくされている。
The
図5にはまた、第1結合端部6に、結合部材3の背面構造体2との接着面17を傾斜させる接合面調整部材18を設けた例を示してある。このように接合面調整部材17を用いて、接着面16を傾斜させることは、例えば、1回転自由度(θx方向)の回転軸はメンブレンリフレクタの鏡面部1の中心から各結合点を結ぶ放射方向に伸びる軸線に直交させる場合、あるいは、2並進自由度の並進方向(Y方向、Z方向)はメンブレンリフレクタ鏡面部の中心から各結合点を結ぶ放射方向に伸びる軸線に並行にする場合に、必要になることがある。接合面調整部材18は、このように必要に応じて第1結合端部6の表面に貼り付けて結合面16を傾斜させて角度を調整することができる。
FIG. 5 also shows an example in which a bonding
図6に示すL字形の結合部材19においては、可撓連結部20が可撓性のある繊維織物材料であり、第1および第2結合端部がこの繊維織物材料の両端延長部分に固着された樹脂材料21である。この結合部材19においても鏡面部1の支持に自由度が与えられる。
In the L-shaped
1 鏡面部、2 背面構造体、3、12、15、19 結合部材、4 梁部材、5 側縁、6 第1結合端部、7 第2結合端部、8、16 可撓連結部、9 連結部、13 切欠、14 側縁、17 接合面、18接合面調整部材。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記結合部材が、上記背面構造体に結合される板状の第1結合端部と、上記鏡面部に結合される板状の第2結合端部と、上記第1および第2結合端部間に連結されて上記第1および第2結合端部を相対的に移動できるように支持する可撓連結部とを備えていることを特徴とするメンブレンリフレクタ。 In a membrane reflector for satellite installation comprising a mirror surface portion, a back surface structure for supporting the mirror surface portion from the back surface side, and a plurality of coupling members for connecting the mirror surface portion and the back surface structure,
The coupling member includes a plate-shaped first coupling end coupled to the back structure, a plate-shaped second coupling end coupled to the mirror surface portion, and between the first and second coupling ends. And a flexible connecting part that supports the first and second coupling end parts so that they can move relative to each other.
上記第1結合端部は互いに対向して間に上記背面構造体を挟持し、
上記第2結合端部は上記背面構造体から離れる方向に上記可撓連結部から延びており、
上記結合部材はさらに、上記第2結合端部の外端に連結され、上記鏡面部に固着されて上記第2結合端部を互いに連結する連結部とを備えている
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のメンブレンリフレクタ。 The coupling member includes two sets of the first coupling end, the second coupling end, and the flexible coupling,
The first coupling end portions are opposed to each other and sandwich the back structure therebetween.
The second coupling end extends from the flexible connecting portion in a direction away from the back structure,
The coupling member further includes a coupling portion coupled to an outer end of the second coupling end portion and fixed to the mirror surface portion to couple the second coupling end portions to each other. The membrane reflector of any one of 1-5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007152930A JP2008306567A (en) | 2007-06-08 | 2007-06-08 | Membrane reflector |
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| JP2007152930A Pending JP2008306567A (en) | 2007-06-08 | 2007-06-08 | Membrane reflector |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014195233A (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-09 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna reflector, and method of manufacturing the same |
| EP2818734B1 (en) * | 2013-06-28 | 2020-08-05 | The Boeing Company | Modular reflector assembly for a reflector antenna |
| CN114252944A (en) * | 2021-12-10 | 2022-03-29 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | Lightweight reflector structure based on additive manufacturing technology |
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2007
- 2007-06-08 JP JP2007152930A patent/JP2008306567A/en active Pending
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