(57)【要約】【課題】衛星軌道上の熱環境において、各種センサー類を搭載する地球指向面パネルが他のパネルの熱変形に影響され、大きく変形することが問題となっていた。【解決手段】地球指向面パネルを上下に分割した２枚のパネルで構成する。上面側地球指向面パネル１に各種センサー５等の機器を搭載し、下面側地球指向面パネル２の端部と他のパネルを結合する。この時、上面側地球指向面パネル１は他のパネルと結合点を持たないようにする。上面側地球指向面パネル１及び下面側地球指向面パネル２共にパネル中央部付近でセントラルシリンダ３と結合するようにする。このような構造にすることで、熱変形の影響を大きく受ける機器の搭載された上面側地球指向面パネル１は、他パネルの熱変形の影響を受けることが少なく、熱変形影響が緩和される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異種材料パネルと結合している地球指向面パネルにおいて、上記地球指向面パネルの板厚方向で分割し、分割した上記地球指向面パネルの下面で異種材料パネルと結合し、分割した上記地球指向面パネルの上面に機器を搭載するようにしたことを特徴とする地球指向面パネル。
【請求項２】
打上時の鉛直荷重を伝達し、鉛直荷重に対する寸法安定性を分割された上下２枚のパネルの接触により達成することを特徴とする請求項１記載の地球指向面パネル。
【請求項３】
打上時の音響環境及び振動環境により、励起される地球指向面パネル自体の振動を、分割された上下２枚のパネル間に配置された軟弾性体の変形エネルギーにより消散させることを特徴とする請求項１記載の地球指向面パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、人工衛星を構成する複合材パネルのうち、機器を搭載する地球指向面パネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の人工衛星は、南北面パネルを衛星に搭載される機器の発熱を伝達及び廃熱するために、熱伝導に優れる金属表皮を持つハニカム・コア・パネルで製作されている。また、その他のパネルは人工衛星の構造を軽量な部材で製作するために、複合材表皮を持つハニカム・コア・パネルで製作されている(例えば、非特許文献１参照。)。
【０００３】
【非特許文献１】
茂原 正道・鳥山 芳夫 共編「衛星設計入門」培風館、２００２年６月１３日、ｐ．７９−８２
【０００４】
これらのパネルは衛星構造を形作り、衛星軌道までの環境条件の中で負荷される荷重に耐荷することが要求されるとともに、軌道上での運用時環境によって発生する様々な荷重に耐えなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の構造様式では、金属表皮パネルと複合材パネルが隣接して存在し、しかも、高い寸法安定性のために、剛固定に近い方式で結合されている。そのため、線膨張係数の違う異種の材料の結合部では、軌道上の温度変動の中で大きな熱変形が発生している。
【０００６】
地球指向面パネルにおいては、指向性の強い各種センサーが搭載されているため、この大きな熱変形により、センサーの精度が達成できなくなり、軽量化のために複合材パネルを使用したにも関わらず、この変形を抑える機構や補強部材を必要とし、余分な質量を費やさなければならない結果となっている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明による地球指向面パネルは、異種材料パネルと結合している地球指向面パネルにおいて、地球指向面パネルの板厚方向で分割し、分割した地球指向面パネルの下面で異種材料パネルと結合し、分割した地球指向面パネルの上面に機器を搭載するようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図を用いてこの発明に係る実施の形態１について説明する。
図１は実施の形態１による熱変形抑制地球指向面パネルの構成を示している。図に記載する上面側地球指向面パネル１は、下面側地球指向面パネル２と共に、地球指向面パネル中央部付近で、セントラルシリンダ３と結合部を持ち、地球指向面端部で、金属表皮パネル４（ペイロードパネル）と結合部を持つ。
【０００９】
地球指向面に搭載される各種センサー等５の機器は、上面側地球指向面パネル１上に搭載される。
【００１０】
次に動作について、図１を用いて説明する。
まず、人工衛星の各パネルは打上げ前に地上で室温において組立てられ、人工衛星が衛星軌道に投入された後は、衛星軌道上の位置により衛星は機器の発熱及び太陽熱輻射等の影響を受けて約１００Ｋ近い温度変動を受ける。人工衛星運用上の軌道では、人工衛星のパネル表面が低温になるケースの方が、温度環境的には厳しく、この温度変動によりアルミ等の金属表皮パネル４は、線膨張係数が２３×１０-6／Ｋと大きく、温度変動により、大きく縮むのに対して、上面側地球指向面パネル１及び下面側地球指向面パネル２、セントラルシリンダ３は、複合材の線膨張係数が−０．１×１０-6〜３×１０-6／Ｋ程度であり、金属に比較して線膨張係数が一桁若しくは二桁小さく、ほとんど変形しない。
【００１１】
そのため、この線膨張係数の違いにより、下面側地球指向面パネル２は、変形量の大きい金属表皮パネル４の変形に引張られて、大きく変形する。
地球指向面パネルを上面側地球指向面パネル１と下面側地球指向面パネル２に分割し、下面側地球指向面パネル２と金属表皮パネル４を結合し、上面側地球指向面パネル１を結合しないことにより、変形後金属表皮パネル６の熱変形の影響を変形後下面側地球指向面パネル７のみに留め、指向性の高い各種センサー５等の搭載される上面側地球指向面パネル１に伝えないようにするものである。
【００１２】
この効果により、各種センサー５等の搭載される上面側地球指向面パネル１の熱変形の影響を緩和することで、特別な変形抑制機構等を必要とせず、大幅な質量軽減が期待できる。また、部品点数も削減できることとなり、製品としての製造コストの低減、品質検査作業の低減による信頼性の向上が期待できる。さらにまた、上面側地球指向面パネル１は、金属表皮パネル４と結合点を持っていないため、この結合部位置に左右されず、各種センサー５の位置のみに依存した自由な設計が実施でき、更なる質量軽減が期待できる。尚、金属表皮パネル４は、無理に変形を拘束されていないため、特別の補強を実施しなくても良く、質量軽減が期待できる。
【００１３】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２を示す図であり、動作について説明する。
人工衛星を構成する各種部品は、打上時の環境において、打上時の時刻歴の変動を考慮しても、ほぼ打上げ期間全域で、鉛直方向下向き（地球向き）に荷重が作用する。上面側地球指向面パネル１は、端部に結合部を持たないため、搭載する各種センサー５等に作用する荷重により、変形後上面側地球指向面パネル８のように鉛直方向下向きに垂れ下る。この時、下面側地球指向面パネル２は金属表皮パネル４等と結合部を持っているため、構造としての剛性が上面側地球指向面パネル１よりも高く、変形後上面側地球指向面パネル８よりも垂れ下り方が小さい。
【００１４】
このため、変形後上面側地球指向面パネル８は、変形後下面側地球指向面パネル７にもたれ掛かり、完全に面接触する。この接触により、変形後上面側地球指向面パネル８に作用する荷重は、変形後下面側地球指向面パネル７に伝達され、変形後下面側地球指向面パネル７に結合される変形後金属表皮パネル６等に伝達されていく。この荷重の伝達の中で、変形後上面側地球指向面パネル８は、他構造と結合しているのと同様に、他構造に支持される。
【００１５】
地球指向面パネルを分割し、上下に配置することにより、実施の形態１で説明したように、熱変形を緩和するために結合点を持たないようにした上面側地球指向面パネル１の打上時の荷重に対して、特に特殊な支持構造を必要とせず、質量の軽減及び部品点数の削減による製造コストの低減、検査作業短縮等による信頼性の向上が期待できる。
【００１６】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３を示す図であり、動作について説明する。
人工衛星を構成する部品は、打上時の環境において、様々な音響環境及び振動環境に曝される。この音響環境及び振動環境により、部品自体の振動、部品取付部の振動が励起され、部品に局部的に大きな荷重が発生する。特に地球指向面パネルに搭載される各種センサー５は、音響環境に対して、特別の配慮が必要となっている。
【００１７】
上面側地球指向面パネル１及び下面側地球指向面パネル２に分割されたパネルは、この音響環境下で、各々独立して振動し、振動を打ち消し合う。また、この上面側地球指向面パネル１と下面側地球指向面パネル２の間に軟弾性体９（天然ゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム等及びこれらの化合物）を接着塗布することにより、この音響環境で励起された振動のエネルギーを軟弾性体９の変形のエネルギーに変換し、最終的には熱エネルギーとして消散することにより、振動エネルギーを緩和することが可能となる。尚、軟弾性体は剛性が低いため、実施の形態１にて説明した熱変形により、下面側地球指向面パネル２が変形した場合でも、上面側地球指向面パネル１及び下面側地球指向面パネル２に作用する荷重は小さく、実施の形態１の効果にはほとんど影響しない。
【００１８】
地球指向面パネルを分割し、この分割したパネル間に軟弾性体９を接着塗布することにより、簡易に音響環境及び振動環境を低減し、各種センサー５の性能を満足させることができる。このため、音響環境抑制用の特別の機構、部材等を必要とせず、質量の軽減が期待できる。また、部品点数の削減により製造コストの低減、検査作業の簡略化により信頼性の向上にも効果が期待できる。
【００１９】
【発明の効果】
この発明によれば、衛星軌道上の熱環境において発生する熱変形に対して、特別な変形抑制機構等を設けること無く、各種センサー５の熱変形影響を緩和することができるため、質量軽減及び製造コスト低減、信頼性向上等その効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による、人工衛星軌道上の熱環境による熱変形緩和機構を説明する図である。
【図２】この発明の実施の形態２による、人工衛星打上環境による鉛直下向き荷重支持機構を説明する図である。
【図３】この説明の実施の形態３による、人工衛星打上環境による音響環境低減機構を説明する図である。
【符号の説明】
１  上面側地球指向面パネル、  ２  下面側地球指向面パネル、  ３  セントラルシリンダ、  ４  金属表皮パネル、  ５  各種センサー、  ６  変形後金属表皮パネル、  ７  変形後下面側地球指向面パネル、  ８  変形後地球指向面パネル、  ９  軟弾性体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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