(57)【要約】      （修正有）【課題】温度変化による鏡面精度への影響が少ない人工衛星のメンブレンリフレクタを提供する。【解決手段】メンブレンリフレクタの鏡面部１と、この鏡面部１を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、結合部材３が、それぞれ背面構造体２および鏡面部１に結合される板状の第１および第２結合端部と、これら繊維織物に樹脂を含浸硬化させた強化複合材料の結合端部間に連結されて第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繊維織物材料の可撓連結部とを備えている。【効果】温度変化による鏡面精度への影響を減らす。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
上記可撓連結部が繊維織物材料であり、上記第１および第２結合端部が上記繊維織物に樹脂を含浸硬化させた強化複合材料であることを特徴とする請求項１に記載のメンブレンリフレクタ。
【請求項３】
上記可撓連結部が繊維織物材料であり、上記第１および第２結合端部が上記繊維織物の両端延長部分に固着された樹脂材料であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のメンブレンリフレクタ。
【請求項４】
上記結合部材が一体に連続した単一樹脂部材であり、上記可撓連結部の厚さが、上記第１および第２結合端部の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項１あるいは２に記載のメンブレンリフレクタ。
【請求項５】
上記結合部材のうち、背面構造体との接合面が傾斜していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のメンブレンリフレクタ。
【請求項６】
上記結合部材が、上記第１結合端部、上記第２結合端部および可撓連結部を２組備え、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２７０９２２号公報（図１−３、図７）
【特許文献２】特開２００５−２１７６９６号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明のメンブレンリフレクタを示す概略斜視図である。
【図２】この発明のメンブレンリフレクタの鏡面部と背面構造体との間の結合部材を示す概略斜視図である。
【図３】この発明のメンブレンリフレクタの結合部材を示す概略斜視図である。
【図４】この発明のメンブレンリフレクタの別の結合部材を示す概略斜視図である。
【図５】この発明のメンブレンリフレクタの結合部材を示す概略斜視図である。
【図６】この発明のメンブレンリフレクタの別の結合部材を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【００３２】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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