(57)【要約】      （修正有）【課題】大幅な重量低減と省スペース化により人工衛星の小型、軽量化が図れると共に、運搬、打上げ時の破損等を防止して安全を確保することができる人工衛星の構造体を提供する。【解決手段】宇宙空間で軌道修正や姿勢制御を行うための推進装置を装備した人工衛星の構造体１において、前記構造体１を内プレート２と外プレート３により構成し、前記内プレート２の外面に所定の巾と深さを有した溝４，１５ａ，１５ｂを縦横に連続して形成し、該溝４，１５ａ，１５ｂを密閉すべく前記内プレート２の外面に前記外プレート３を接合し、同溝４，１５ａ，１５ｂ内を前記推進装置の推進薬タンクや推進薬供給パイプとして機能させた。【選択図】  図１
2004196138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
宇宙空間で軌道修正や姿勢制御を行うための推進装置を装備した人工衛星の構造体において、
前記構造体に、前記推進装置の各種構成部材を内蔵したことを特徴とする人工衛星の構造体。
【請求項２】
前記構造体を内プレートと外プレートにより構成し、
前記内プレートの外面に所定の巾と深さを有した溝を周回又は縦横に連続して形成し、
該溝を密閉すべく前記内プレートの外面に前記外プレートを接合し、
同溝内を前記推進装置の推進薬タンクや推進薬供給パイプとして機能させることを特徴とする請求項１に記載の人工衛星の構造体。
【請求項３】
前記溝の周縁部に沿って、内プレートと外プレートが摩擦攪拌溶接により接合されることを特徴とする請求項２に記載の人工衛星の構造体。
【請求項４】
前記構造体の端面に切欠き凹部を形成し、該切欠き凹部内に位置して前記推進装置のスラスタ及びスラスタ駆動装置を前記構造体の端面から突出しないように取り付けたことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の人工衛星の構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、宇宙空間で軌道修正や姿勢制御を行うための推進装置を装備した人工衛星の構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
宇宙機器としての人工衛星は、科学観測や宇宙科学研究用の科学衛星と通信、放送、気象、地球観測等に使用される実用衛星に大別されているが、いずれの衛星においても、衛星の目的を達成するために搭載される各種機器の他、これら機器を正常に保持、動作させるための、いわゆるバス機器（母線で繋がれた素子、装置、機器等）が人工衛星内に搭載されている。
【０００３】
図３は一般的な人工衛星を模式的に示したものである。
同図において、構造体100 はパネル状をなし、これが複数枚用いられて人工衛星本体を構成するもので、打上げ時及び軌道上の機械的強度を満たし各機器を保持する役割を担っており、必要とする衛星の使命目的のための各種機器と各種バス機器が装着されている。この構造体100 は、人工衛星本体の外壁のみならず、必要に応じて内部においても間仕切りのように設けられ、その各々にも各種機器が取り付けられる場合もある。
【０００４】
バス機器の主たるものとして、人工衛星に搭載された各機器が必要とする電力を太陽光より生成する太陽電池パネル101 と、該太陽電池パネル101 で発生した電力を安定した一次電源として供給するための電源装置102 と、人工衛星の軌道を修正し、姿勢を正しく保つための姿勢制御装置103 と、該姿勢制御装置103 からの信号により必要な箇所からガスジェットを噴出して人工衛星の姿勢を修正する推進装置104 とがあるが、その他にも多くのシステム装置がある。
【０００５】
推進装置104 は、人工衛星内部に配設された、ガスジェットを生成するための推進薬（燃料と酸化剤）を貯溜する２個の推進薬タンク105a，105bと、構造体100 の所定箇所に外部に向かって固定された複数のスラスタ106a，106b・・・と、姿勢制御装置103 からの信号に基づきガスジェットを発生させて前記スラスタ106a，106b・・・から噴出させるための同スラスタ106a，106b・・・と対をなす複数のスラスタ駆動装置107a，107b・・・と、該スラスタ駆動装置107a，107b・・・と前記推進薬タンク105a，105bとを接続するパイプ108 等からなる。
【０００６】
そして、図示しないセンサーからの信号に基づき、姿勢制御装置103 が作動して任意のスラスタ駆動装置107a，107b・・・に信号を送り、ここで推進薬タンク105a，105bから供給された推進薬を化学反応又は触媒分解反応により高温、高圧のガスジェットを発生させ、このガスジェットをスラスタ106a，106b・・・から外部へ噴出させて人工衛星の姿勢制御を行うのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、推進装置104 を構成する機器、特に推進薬タンク105a，105b及びパイプ108 の占める容積及び重量が他の装置や機器等に対し、相対的に大きく、人工衛星の小型、軽量化を困難にしていた。また、スラスタ106a，106b・・・及びスラスタ駆動装置107a，107b・・・が構造体100 から突出して設けられているため、運搬時等における破損の虞があった。
【０００８】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたもので、大幅な重量低減と省スペース化により人工衛星の小型、軽量化が図れると共に、運搬、打上げ時の破損等を防止して安全を確保することができる人工衛星の構造体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するための本発明に係る人工衛星の構造体は、宇宙空間で軌道修正や姿勢制御を行うための推進装置を装備した人工衛星の構造体において、前記構造体に、前記推進装置の各種構成部材を内蔵したことを特徴とする。
【００１０】
前記構造体を内プレートと外プレートにより構成し、前記内プレートの外面に所定の巾と深さを有した溝を周回又は縦横に連続して形成し、該溝を密閉すべく前記内プレートの外面に前記外プレートを接合し、同溝内を前記推進装置の推進薬タンクや推進薬供給パイプとして機能させることを特徴とする。
【００１１】
前記溝の周縁部に沿って、内プレートと外プレートが摩擦攪拌溶接により接合されることを特徴とする。
【００１２】
前記構造体の端面に切欠き凹部を形成し、該切欠き凹部内に位置して前記推進装置のスラスタ及びスラスタ駆動装置を前記構造体の端面から突出しないように取り付けたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る人工衛星の構造体を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【００１４】
［実施例］
図１は本発明の一実施例を示す、人工衛星の構造体の平面図、図２は同じく各部の断面図で、同図（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、同図（ｂ）は図１のＢ部詳細図、同図（ｃ）は図１のＣ部詳細図である。人工衛星の全体的な構成は図３と同様なので、図３を参照してここでは詳しい説明は省略する。
【００１５】
図１に示すように、人工衛星の本体を構成するパネル状の構造体１は、例えばダイキャスト材を含むアルミニウム合金製の内（下）プレート２及び外（上）プレート３からなり、内（下）プレート２の外面（上面）には、所定の巾と深さを有した溝４が縦横に（又は周回して）連続して形成されている。溝４は機械加工による削り出し又はプレスによって作られる。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、内プレート２の外面に適当な厚みの平板である外プレート３を重ね合わせ、溝４の中心から一定の距離ｆを保ち、かつ溝４の周縁部に沿って（図１中一点鎖線参照）、例えば摩擦攪拌溶接（ＦＳＷ）５により接合されている。
【００１７】
従って、前記溝４は密閉され、チューブ状の気密室となり、これが推進装置を構成する推進薬タンクとして機能し、所定の推進薬（燃料又は酸化剤）が貯溜される。
【００１８】
前記溝４内への推進薬の供給は、図２（ｂ）に示すように、外プレート３に適当な径の連通孔６を設け、この連通孔６に連通させて適当なシール材７を介して外プレート３及び内プレート２に供給弁８を植込みボルト９等で固定し、この供給弁８を介して構造体１の溝４内に推進薬を供給・貯溜する。
【００１９】
図２（ｃ）に示すように、各種の機器１０の取付けは、構造体１の任意の位置に取付け可能であるが、固定するための植込みボルト９や締付けボルト１１を用いる場合は、溝４にかからないことが肝要である。尚、供給弁８及び機器１０の取付けは、内プレート２の内面（下面）側にも同様に取付け可能である。
【００２０】
また、図１に示すように、推進装置を構成するスラスタ１２とスラスタ駆動装置１３は一体的に連結され、構造体１の任意の位置の端面に、該端面から突出しないように固定されている。即ち、構造体１の端面（厳密には角部）に切欠き凹部１４を形成し、該切欠き凹部１４内に位置して前記スラスタ１２とスラスタ駆動装置１３が前記構造体１の端面から突出しないように取り付けられている。
【００２１】
そして、前記スラスタ駆動装置１３には、前記溝４と同様にして構造体１内に形成されかつ同溝４と連通された細溝１５ａを介して前記溝４内の推進薬（燃料又は酸化剤）が供給されると共に、前記供給弁８と同様にして構造体１に取り付けられたもう一つの供給弁１６に通じる細溝１５ｂ（これも前記溝４と同様にして構造体１内に形成される）を介して図示しない他の構造体から推進薬（酸化材又は燃料）が供給されるようになっている。
【００２２】
従って、前記細溝１５ａ，１５ｂは、推進装置を構成する推進薬供給パイプとして機能するのである。
【００２３】
このように構成されるため、図示しない姿勢制御装置からの信号によりスラスタ駆動装置１３が作動すると、細溝１５ａを介して供給された溝４内の推進薬（燃料又は酸化剤）と、細溝１５ｂを介して供給された図示しない他の構造体からの推進薬（酸化材又は燃料）との化学反応又は触媒分解反応により高温、高圧のガスジェットを発生させ、このガスジェットをスラスタ１２から外部へ噴出させて人工衛星の姿勢制御が行われる。
【００２４】
そして、本実施例では、構造体１内に形成した溝４を推進装置の推進薬タンクとして、また細溝１５ａ，１５ｂを推進薬供給パイプとして機能させるので、従来のように専用部品としての推進薬タンクや推進薬供給パイプ等が不要となり、大幅な重量低減と省スペース化により人工衛星の小型、軽量化が図れる。
【００２５】
また、推進装置のスラスタ１２及びスラスタ駆動装置１３が切欠き凹部１４内に収容・保護されるので、構造体１からの出っ張り部品を可及的に少なくでき、運搬、打上げ時の破損等を防止して安全を確保することができる。
【００２６】
また、内プレート２と外プレート３が摩擦攪拌溶接５により接合されるので、溶接変形や強度低下を伴うことなく、アルミニウム合金からなる内，外プレート２，３であっても効果的に接合することができる。
【００２７】
さらに、供給弁８，１６及び機器１０は植込みボルト９や締付けボルト１１で固定されるので、内プレート２と外プレート３の接合部を補強することにもなり、構造体１のより薄肉、軽量化が図れる。勿論、ボルト以外の他の固定方法で供給弁８，１６及び機器１０を構造体１に取り付けることもできる。
【００２８】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、内，外プレートの材質変更や溝の断面形状変更等各種変更が可能であることはいうまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明の請求項１に係る発明は、宇宙空間で軌道修正や姿勢制御を行うための推進装置を装備した人工衛星の構造体において、前記構造体に、前記推進装置の各種構成部材を内蔵したので、専用部品としての推進薬タンクや推進薬供給パイプ等が不要となり大幅な重量低減と省スペース化により人工衛星の小型、軽量化が図れると共に、構造体からの出っ張り部品を可及的に少なくでき運搬、打上げ時の破損等を防止して安全を確保することができる。
【００３０】
本発明の請求項２に係る発明は、前記構造体を内プレートと外プレートにより構成し、前記内プレートの外面に所定の巾と深さを有した溝を周回又は縦横に連続して形成し、該溝を密閉すべく前記内プレートの外面に前記外プレートを接合し、同溝内を前記推進装置の推進薬タンクや推進薬供給パイプとして機能させるので、二重プレートにより剛性等の強度低下を伴うことなく、二次元配管等で構造体内に効果的に推進薬を収容でき、請求項１の作用・効果をより一層助長させられる。
【００３１】
本発明の請求項３に係る発明は、前記溝の周縁部に沿って、内プレートと外プレートが摩擦攪拌溶接により接合されるので、溶接変形や強度低下を伴うことなく、アルミニウム合金等からなる内，外プレートであっても効果的に接合することができる。
【００３２】
本発明の請求項４に係る発明は、前記構造体の端面に切欠き凹部を形成し、該切欠き凹部内に位置して前記推進装置のスラスタ及びスラスタ駆動装置を前記構造体の端面から突出しないように取り付けたので、スラスタ及びスラスタ駆動装置が切欠き凹部内に収容・保護されることになり、運搬、打上げ時の破損等がより確実に防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す、人工衛星の構造体の平面図である。
【図２】同じく各部の断面図で、同図（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、同図（ｂ）は図１のＢ部詳細図、同図（ｃ）は図１のＣ部詳細図である。
【図３】従来の人工衛星の模式図（分解斜視図）である。
【符号の説明】
１  構造体
２  内プレート
３  外プレート
４  溝
５  摩擦攪拌溶接
６  連通孔
７  シール材
８  供給弁
９  植込みボルト
１０  機器
１１  締付けボルト
１２  スラスタ
１３  スラスタ駆動装置
１４  切欠き凹部
１５ａ，１５ｂ  細溝
１６  供給弁
【図１】
2004196138.tif 000003
【図２】
2004196138.tif 000004
【図３】
2004196138.tif 000005