(57)【要約】本発明の展開型反射鏡は、展開トラスを構成する複数の伸縮部材間に渡設され、サーフェスケーブルに張力を付与したときに伸縮部材に生じる座屈モードの腹に対応する部分と節に対応する部分とを連結する連結部材を備える。また、サーフェスケーブルを内側サーフェスケーブルと、その外周に結合される外周サーフェスケーブルから構成し、内側サーフェスケーブルは、剛性が高く、張力の変化による長さ変化が小さいケーブルを用い、外周サーフェスケーブルは内側サーフェスケーブルに比べて、剛性が低く、長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いる。内側サーフェスケーブルは、外周サーフェスケーブルを介して展開トラスから張力を付与され、所定の鏡面形状を形成する。
2005027186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の三角形の各頂点を接続点とするサーフェスケーブルと、前記サーフェスケーブルに取り付けられて電波反射膜となる金属メッシュと、前記サーフェスケーブルに複数のタイケーブルで接続されたバックケーブルからなり、展開状態で三角形を一つの要素とする多面体構造を形成する折り畳み可能なケーブルネットワークと、
前記ケーブルネットワークに張力を付与して展開状態とする展開トラスとを備えた展開型反射鏡において、
前記展開トラスは、
前記サーフェスケーブルの外周部にその周方向に対して所定間隔で設けられた複数の外周固定点にそれぞれ連結され、その軸心線方向に伸縮可能に構成された複数の伸縮部材と、
前記複数の伸縮部材を伸展させ、前記複数の外周固定点を前記サーフェスケーブルの外周方向に押し広げることで、前記サーフェスケーブルに張力を付与して展開する伸展手段と、
前記複数の伸縮部材間に渡設され、前記サーフェスケーブルに張力を付与したときに前記伸縮部材に生じる座屈モードの腹に対応する部分と節に対応する部分とを連結する連結手段と
を備えたことを特徴とする展開型反射鏡。
【請求項２】
複数の三角形の各頂点を接続点とするサーフェスケーブルと、前記サーフェスケーブルに取り付けられて電波反射膜となる金属メッシュと、前記サーフェスケーブルに複数のタイケーブルで接続されたバックケーブルからなり、展開状態で三角形を一つの要素とする多面体構造を形成する折り畳み可能なケーブルネットワークと、
前記ケーブルネットワークに張力を付与して展開状態とする展開トラスとを備えた展開型反射鏡において、
前記サーフェスケーブルは、内側サーフェスケーブルと、その外周に結合される外周サーフェスケーブルから構成され、
前記内側サーフェスケーブルは、剛性が高く、張力の変化による長さ変化が小さいケーブルを用い、前記外周サーフェスケーブルは前記内側サーフェスケーブルに比べて、剛性が低く、長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いることを特徴とする展開型反射鏡。
【請求項３】
請求の範囲１に記載の展開型反射鏡において、
前記サーフェスケーブルは、内側サーフェスケーブルと、その外周に結合される外周サーフェスケーブルから構成され、
前記内側サーフェスケーブルは、剛性が高く、張力の変化による長さ変化が小さいケーブルを用い、前記外周サーフェスケーブルは前記内側サーフェスケーブルに比べて、剛性が低く、長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いることを特徴とする展開型反射鏡。
【請求項４】
請求の範囲１に記載の展開型反射鏡において、
前記連結手段は、ケーブルであることを特徴とする展開型反射鏡。
【請求項５】
請求の範囲４に記載の展開型反射鏡において、
前記ケーブルを収容しておく収容手段を備えたことを特徴とする展開型反射鏡。
【請求項６】
請求の範囲１〜３のいずれかに記載の展開型反射鏡において、
前記展開トラスは、前記サーフェスケーブルとバックケーブルとの間に設けられることを特徴とする展開型反射鏡。
【請求項７】
請求の範囲１に記載の展開型反射鏡において、
前記タイケーブルおよび前記バックケーブルとして、前記サーフェスケーブルに比べて、剛性が低く、長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いることを特徴とする展開型反射鏡。
【請求項８】
請求の範囲１に記載の展開型反射鏡において、
前記サーフェスケーブルは、展開時にほぼパラボラ面となるように構成されていることを特徴とする展開型反射鏡。
【請求項９】
請求の範囲２または請求の範囲３に記載の展開型反射鏡において、
前記タイケーブルおよび前記バックケーブルとして、前記内側サーフェスケーブルに比べて、剛性が低く、長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いることを特徴とする展開型反射鏡。
【請求項１０】
請求の範囲２または請求の範囲３に記載の展開型反射鏡において、
前記内側サーフェスケーブルは、展開時にほぼパラボラ面となるように構成されていることを特徴とする展開型反射鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、折り畳んだ状態で人工衛星等に搭載し、宇宙空間で展開させる展開型反射鏡に関する。特に、折り畳んだ状態で専有する体積が小さく、展開状態で所定の形状を形成する展開型反射鏡に関する。
【背景技術】  人工衛星等に搭載される展開アンテナを宇宙空間に搬送する場合、搬送手段としてアリアン、Ｈ−ＩＩＡ等のロケットを用いている。しかし、ロケットの貨物収容空間は、スペースが限定されているため、大型の展開アンテナを搬送する際には、小さく折り畳んだ状態でロケット内に収容し、ロケットが宇宙空間に到達した後に、この展開アンテナを展開している。このような展開アンテナを構成する展開型反射鏡の中には、複数の基本構造を組み合わせ、その基本構造の数次第で大型の展開アンテナを構成するものがある。
図１３は、従来の展開型反射鏡の構成例を示し、（ａ）は展開型反射鏡の全体構成を示す斜視図であり、（ｂ）は展開型反射鏡の基本構造の一例を示す分解斜視図である。図において、展開型反射鏡の基本構造は、金属メッシュが張られたケーブルネットワーク１００、スタンドオフ１０５、展開トラス１０６から構成される。金属メッシュが張られたケーブルネットワーク１００は、スタンドオフ１０５を介して展開トラス１０６に取り付けられ、展開型反射鏡の表面が所定のパラボラ形状となるように多面体で近似する。展開トラス１０６は展開および収納が可能であり、展開状態でスタンドオフ１０５を所定の位置に保つことで、ケーブルネットワーク１００を張力状態として、所定のパラボラ形状を形成する構成となっている。
図１４は、ケーブルネットワーク１００の詳細を示す分解斜視図である。図において、ケーブルネットワークは、サーフェスケーブル１０１、金属メッシュ１０２、タイケーブル１０３、バックケーブル１０４に分解される。
金属メッシュ１０２はサーフェスケーブル１０１に取り付けられ、サーフェスケーブル１０１の個々の接続点はタイケーブル１０３により図中下方向に引き下げられ、所定の多面体形状を形成する。また、タイケーブル１０３に張力を与えるため、バックケーブル１０４がタイケーブル１０３に対してサーフェスケーブル１０１と反対の位置に設置されている。
所定の鏡面形状を得るために、製造時にサーフェスケーブル１０１が形成する形状を測りながらケーブルの長さを調整して製造し、スタンドオフが所定の位置にあるときに所望の形状を得る構成をとっている。
図１５は、従来の展開型反射鏡の製造時に鏡面形状を所定の精度で形成するための手順を説明する図である。図において、製造時に鏡面を所定の形状とするために、サーフェスケーブル１０１およびバックケーブル１０４に外側に張力を与え、鏡面を張った状態で形状を計測し、タイケーブル１０３のケーブル長を調整する作業を所定の形状精度となるまで繰り返す。例えば、製造時に形状を測定し、サーフェスケーブル１０１がパラボラ面の上側にずれている場合、タイケーブル１０３を短くすることでサーフェスケーブル１０１を押し下げ、所定の形状に近づける。形状はケーブルの張力状態で決まるため、あるケーブルを短くすると張力状態が変わってしまい、一度修整しただけでは所定の形状にならない。そこで、形状計測によりずれを測定し、個々の接続点１１０ごとにタイケーブル１０３の長さを調整することを繰り返すことで、サーフェスケーブル１０１が所定の位置となるように調整をして、形状を確保していた。
このとき、調整を容易にするため、タイケーブル長の調整量と鏡面形状との対応が大きくなるように、タイケーブル１０３はサーフェスケーブル１０１に対して横切る方向に配置していた。また、サーフェスケーブル１０１を剛性が低く、張力変化による長さ変化が比較的大きいケーブルで構成し、バックケーブル１０４を剛性が高く、張力変化による長さ変化が小さいケーブルで構成することで、図１５に示すように、タイケーブル１０３の長さを変更した場合、タイケーブル１０３に接続したサーフェスケーブル１０１の位置が主として変更される構成をとっていた。
図１６は、従来の展開型反射鏡の他の構成例を示す斜視図である。図において、ケーブルネットワーク２０１は剛性が高く、張力変化による長さ変化が小さいケーブルで構成され、剛性が低く、張力変化による長さ変化が比較的大きいサポートケーブル２０２で支持される。サポートケーブル２０２は膨張型膜面２０３に取り付けられ、膨張型膜面２０３が空気の導入等により膨張した状態でケーブルネットワーク２０１が張力状態となる構成をとっている。
図１７は、従来の展開型反射鏡の他の構成例を示す斜視図である。図１８は、従来の展開型反射鏡の他の構成例の各要素を示す分解斜視図である。図において、展開型反射鏡は、アンテナ反射面として機能するケーブルネットワーク１００と、骨組構造としての展開トラス１０６から構成される。このケーブルネットワーク１００は、サーフェスケーブル１０１、金属メッシュ１０２、タイケーブル１０３、バックケーブル１０４により構成され、複数のスタンドオフ１０５によって展開トラス１０６に支持される。
この展開トラス１０６は、台形形状に形成された８つの平面リンク機構１０７により構成されている。これら平面リンク機構１０７は、中心軸部材１０８を共有することで、その周囲に放射状に等配されており、スライドヒンジ１０９を中心軸部材１０８の軸心線方向に沿って摺動させることで、展開トラス１０６を収納、展開できるようになっている（目黒  在、三次  仁、安藤  和秀：モジュール化ケーブルメッシュ展開構造による大型衛星通信アンテナの構築、電子情報通信学会Ｂ−ＩＩ分冊「次世代衛星通信技術小特集」電子情報通信学会論文誌、Ｂ−ＩＩ，Ｖｏｌ．ｊ７６−Ｂ−ＩＩ，Ｎｏ．５，１９９３，ｐｐ．４７６−４８４）。
平面リンク機構の伸縮駆動には、展開トラスの周囲に配設された環状のケーブルを用いている。このケーブルは、各平面リンク機構の先端部に移動自在に接続されており、モータの回転によってケーブルの巻き取り量を調整することで、平面リンク機構を同期して伸縮させている。
ところで、従来の展開型反射鏡におけるケーブルネットワーク１００は、可撓性を有する柔軟なケーブルによって構成されており、自らの力ではアンテナ反射面としての形状を維持することができない。そのため、展開トラス１０６の上面をパラボラ面を最小誤差近似した近似球面形状に形成しており、その上にスタンドオフ１０５を介してケーブルネットワーク１００を張り付けることで、ケーブルネットワーク１００をパラボラ面形状に維持している。
しかし、この方法を用いた場合、ケーブルネットワーク１００の形状が展開トラス１０６の形状に大きく依存することになる。そのため、ケーブルネットワーク１００に高精度の鏡面精度を持たせるためには、展開トラス１０６の剛性をケーブルネットワーク１００の張力に負けないように大きくする必要がある。しかし、展開トラス１０６の剛性を大きくするためには、展開トラスを構成する各部材を太くする必要があり、全体重量が増大するという問題がある。
また、従来の展開型反射鏡では、展開トラス１０６の熱変形や、展開時の形状再現性などの要因により、ケーブルネットワーク１００に張力を付与して支持するスタンドオフ１０５の位置が変位する。その結果、ケーブルネットワーク１００の釣り合い状態が変わり、個々のケーブル長が変化し形状が変化してしまう。そのため、支持部分の変形に対する感度が高く、支持構造を高精度に形成する必要があった。特に、調整のしやすさの観点から、バックケーブルに剛性が高く、張力変化による長さ変化が小さいケーブルを用いていることから、スタンドオフ位置のわずかな変化により、張力が大きく変化し、釣り合い状態での個々のケーブルの張力が変化するためサーフェスケーブルの長さ変化が生じ、結果としてサーフェスケーブルが形成する鏡面形状を大きく変化させてしまう問題があった。
一方、従来の膨張型膜面を用いた展開型反射鏡では、膨張型膜面が展開収納可能なように、薄い膜から構成される。そのため、鏡面を貼る張力により容易に変形し、さらに、膜状の構造物の挙動を予測するのは非常に困難であるため、離れたところに設置される給電部との位置の偏差がどの程度になるか予測がつきにくく、反射鏡として機能させるのが困難である問題があった。
特に、膨張型膜面で反射鏡を構成した場合、膜面の膨張状態での鏡面部分の位置が正確に定まらない。また、地上では重力の影響を受けるため、衛星軌道上の無重力の状態など、解析的に形状を予測することが重要であるが、膜面の形状を高精度に予測するのは、現状の解析技術では非常に困難である。特に、展開型反射鏡自身を何らかの形で支える必要があるが、膜面を支持すると、支持位置と鏡面の位置関係が予測困難であるという問題がある。
本発明の目的は、従来の展開型反射鏡よりも軽量で大型の展開型反射鏡を実現できるとともに、ケーブルネットワークに張力を付与して支持する展開トラスの支持位置変位に対する鏡面部分の変形感度を減らすことができ、またケーブルネットワークに張力を付与するために生じる展開トラスに加わる曲げモーメント力を軽減することができる展開型反射鏡を実現することである。
【発明の開示】
請求の範囲１の発明の展開型反射鏡は、ケーブルネットワークに張力を付与して展開状態とする展開トラスとして、複数の伸縮部材、伸展手段、連結手段を備える。複数の伸縮部材は、サーフェスケーブルの外周部にその周方向に対して所定間隔で設けられた複数の外周固定点にそれぞれ連結され、その軸心線方向に伸縮可能に構成される。伸展手段は、複数の伸縮部材を伸展させ、複数の外周固定点をサーフェスケーブルの外周方向に押し広げることで、サーフェスケーブルに張力を付与して展開する。連結手段は、複数の伸縮部材間に渡設され、サーフェスケーブルに張力を付与したときに伸縮部材に生じる座屈モードの腹に対応する部分と節に対応する部分とを連結する。
これにより、展開トラスの伸縮部材に生じる座屈モードの腹に対応する部分の変位が、節に対応する部分との連結によって制限され、伸縮部材に生じる座屈そのものが抑制され、展開トラスの座屈破壊を防止することができる。
請求の範囲２の発明の展開型反射鏡は、展開トラスの伸展によって張力が付与されて展開状態となるケーブルネットワークとして、複数の三角形の各頂点を接続点とするサーフェスケーブルと、サーフェスケーブルに取り付けられて電波反射膜となる金属メッシュと、サーフェスケーブルに複数のタイケーブルで接続されたバックケーブルとを有し、展開状態で三角形を一つの要素とする多面体構造を形成し、折り畳み可能である。さらに、サーフェスケーブルは、内側サーフェスケーブルと、その外周に結合される外周サーフェスケーブルから構成され、内側サーフェスケーブルは、剛性が高く、張力の変化による長さ変化が小さいケーブルを用い、外周サーフェスケーブルは内側サーフェスケーブルに比べて、剛性が低く、長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いる。
展開型反射鏡の鏡面部分を構成するケーブルネットワークは、展開トラスによって張力状態にあれば、内側サーフェスケーブルの個々の三角形を構成する３辺の長さによって一意に決まる多面体形状を取る。このとき、内側サーフェスケーブルの長さ変化を抑えることにより、鏡面を近似する多面体形状の変形量を抑制でき、鏡面部分の変形量を抑えることが可能となる。
本発明の構成では、外周サーフェスケーブルを剛性が低く、長さの変化による張力変化が小さいケーブルで構成することにより、展開トラスの変位は外周サーフェスケーブルで吸収されて鏡面部分の張力変化が抑えられる。したがって、展開トラスの変位に対する変形感度を低減することができる。一方、展開トラスはケーブルネットワークの支持位置を正確に保つ必要はなく、張力を与えればよく、これまでより設計に対する要求条件を緩和することができる。また、展開トラスは、挙動の解析的な予測が容易であり、鏡面としての性能を決める上で不可欠なアンテナ給電部に対する位置精度が予測でき、設計時の信頼性が向上する。
請求の範囲３の発明の展開型反射鏡は、請求の範囲１の発明における展開トラスに連結手段を付加した構成と、請求の範囲２の発明における内側サーフェスケーブルに対して柔らかい外周サーフェスケーブルを用いる構成を組み合わせで構成される。
請求の範囲４の発明は、請求の範囲１に記載の展開型反射鏡において、連結手段としてケーブルを用いる。
請求の範囲５の発明は、請求の範囲４に記載の展開型反射鏡において、ケーブルを収容しておく収容手段を備える。
請求の範囲６の発明は、請求の範囲１〜３のいずれかに記載の展開型反射鏡において、展開トラスをサーフェスケーブルとバックケーブルとの間に設ける。
請求の範囲７の発明は、請求の範囲１に記載の展開型反射鏡において、タイケーブルおよびバックケーブルとして、サーフェスケーブルに比べて、剛性が低く、長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いる。
請求の範囲８の発明は、請求の範囲１に記載の展開型反射鏡において、サーフェスケーブルは、展開時にほぼパラボラ面となるように構成する。
請求の範囲９の発明は、請求の範囲２または請求の範囲３に記載の展開型反射鏡において、タイケーブルおよびバックケーブルとして、内側サーフェスケーブルに比べて、剛性が低く、長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いる。
請求の範囲１０の発明は、請求の範囲２または請求の範囲３に記載の展開型反射鏡において、内側サーフェスケーブルは、展開時にほぼパラボラ面となるように構成する。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の展開型反射鏡の構成例（１）を示す斜視図である。
図２は、フレーム２の構成例を示す概略図である。
図３は、平面リンク３の構成例を示す概略図である。
図４は、ワイヤー駆動装置１１の構成を示す概略図である。
図５は、展開トラス５３の展開途中あるいは収納途中の状態を示す斜視図である。
図６は、展開トラス５３の収納状態を示す斜視図である。
図７は、本発明の展開型反射鏡における展開トラス５３の特徴構成を示す斜視図である。
図８は、ケーブル１５の収容手段の構成例を示す概略図である。
図９は、ケーブル１５の収容手段の構成例を示す概略図である。
図１０は、本発明の展開型反射鏡におけるケーブルネットワーク５１の特徴構成を示す分解斜視図である。
図１１は、本発明の展開型反射鏡の構成例（２）を示す斜視図である。
図１２は、実験結果を示すグラフである。
図１３は、従来の展開型反射鏡の構成例を示し、（ａ）は展開型反射鏡の全体構成を示す斜視図であり、（ｂ）は展開型反射鏡の基本構造の一例を示す分解斜視図である。
図１４は、ケーブルネットワーク１００の詳細を示す分解斜視図である。
図１５は、従来の展開型反射鏡の製造時に鏡面形状を所定の精度で形成するための手順を説明する図である。
図１６は、従来の展開型反射鏡の他の構成例を示す斜視図である。
図１７は、従来の展開型反射鏡の他の構成例を示す斜視図である。
図１８は、従来の展開型反射鏡の他の構成例の各要素を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】  図１は、本発明の展開型反射鏡の構成例（１）を示す斜視図である。図において、本構成例の展開型反射鏡は、展開トラス５３の上にケーブルネットワーク５１がスタンドオフ５２を介して張られることで、鏡面形状を形成する構成である。例えば、通信衛星に搭載される大型の展開アンテナとして、ケーブルネットワーク５１を所定の形状で反射鏡として用いる場合、鏡面部分はパラボラ形状を取り、焦点位置に設置された給電部（図示せず）で電波を送受する構成になる。
展開トラス５３は、複数（ここでは６本）のフレーム２（伸縮部材）の各基端部を連結して放射状に配置し、基端部を回動点にして折り畳みまたは展開可能に構成される。折り畳んだ収納状態では専有体積が小さくなり、展開状態では所定の形状を形成する。展開トラス５３の各フレーム２の先端部にはスタンドオフ５２が設けられ、このスタンドオフ５２の先端部がケーブルネットワーク５１の外周部に接続される。展開トラス５３は、展開状態でケーブルネットワーク５１を構成するサーフェスケーブルに張力を付与し、サーフェスケーブルにより形成される複数の三角形が所定の曲面を多面体近似する。この多面体の曲面形状は、張力付与状態における三角形の各辺の長さにより決定される。
図２は、フレーム２の構成例を示す概略図である。図において、フレーム２は複数（ここでは５つ）の平面リンク３によって構成される。各平面リンク３は、フレーム２の軸心線方向に沿って並設されており、隣り合う平面リンク３同士は、互いに鏡像体となるように、すなわち表裏反転するように連結される。
図３は、平面リンク３の構成例を示す概略図である。図において、平面リンク３は、第１のリンク４ａ〜第５のリンク４ｅを有する。第１のリンク４ａ〜第５のリンク４ｅは、外形および肉厚が等しい中空丸軸からなり、その長さはそれぞれ決められた値に設定される。このうち、第１のリンク４ａ〜第４のリンク４ｄは、回転ヒンジ５を介して連結されることにより矩形枠状の連鎖を構成しており、その内側に第５のリンク４ｅが配置される。
この第５のリンク４ｅの一端部は、回転ヒンジ６を介して第１のリンク４ａの一端部に回転可能に連結され、他端部はスライドヒンジ７を介して第１のリンク４ａと対向する第３のリンク４ｃにスライド可能に連結される。なお、第５のリンク４ｅとスライドヒンジ７は、回転ヒンジ８によって回転可能に連結される。
スライドヒンジ７の所定位置には、環状のワイヤー９が接続される。このワイヤー９は、第３のリンク４ｃの軸心線方向両側にそれぞれ設けられた小プーリ１０間に掛け渡されており、その中途部はワイヤー駆動装置１１（伸展手段）によって保持される。
図４は、ワイヤー駆動装置１１の構成を示す概略図である。図において、ワイヤー駆動装置１１は、モータ１２を有しており、その駆動軸には大プーリ１３が固定される。この大プーリ１３には、ワイヤー９が巻き取られており、モータ１２によって大プーリ１３を回転させることで、ワイヤー９をスライドヒンジ７と共に第３のリンク４ｃの軸心線方向に進退できるようになっている。
図３に示す平面リンク３において、スライドヒンジ７を第３のリンク４ｃの軸心線方向に移動させると、第５のリンク４ｅが第１のリンク４ａ〜第４のリンク４ｄで構成される連鎖の内側で回転ヒンジ６の周りに回転し、第５のリンク４ｅに連結された第１のリンク４ａを第３のリンク４ｃの軸心線方向と傾斜する方向に移動させる。すなわち、平面リンク３は、図３中に実線と一点鎖線で示すように、フレーム２の軸心線方向（図３における左右方向）に対する長さを変化させる。一方、フレーム２は、隣り合う平面リンク３が互いに鏡像体となるよう連結されているため、各平面リンク３のスライドヒンジ７を移動させることで、図５および図６に示すように、展開トラス５３を展開、収納できるようになっている。
なお、上記の構成例では、フレーム２を伸展させる際に、その駆動手段としてスライドヒンジ７を移動させるワイヤー駆動装置１１を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば平面リンク３を構成する回転ヒンジ５，６，８のうち、全部あるいは一部にモータの駆動軸を連結することで、平面リンク３を伸縮するような構成にしてもよい。
図７は、本発明の展開型反射鏡における展開トラス５３の特徴構成を示す斜視図である。図において、隣り合うフレーム２の間には複数（ここでは６本）のケーブル１５（連結手段）が渡設される。これらのケーブル１５は、隣り合うフレーム２の間において、フレーム２に生じる座屈モードの節に対応する部分同士、および座屈モードの節に対応する部分と腹に対応する部分とをそれぞれ連結する。
ここで想定する座屈モードでは、各フレーム２の先端部が節となり、中途部が腹となるため、隣り合うフレーム２の先端部同士を２本のケーブル１５で襷掛け状に連結し、隣り合うフレーム２の先端部と中途部とをそれぞれ２本のケーブル１５で襷掛け状に連結する。なお、図５には展開トラス５３の展開途中におけるケーブル１５の様子を示す。
図８および図９は、ケーブル１５の収容手段の構成例を示す概略図である。図において、ケーブル１５の収容手段は、ケーブル１５を巻き取って収容するドラム５０である。このドラム５０は、各フレーム２に回転可能に設けられており、その外周面にはケーブル１５が巻き取られる溝５１が形成される。このような構成により、展開型反射鏡の収納時にケーブル１５をドラム５０に巻き取っておくことで、ケーブル１５同士が絡み合うのを防止することができる。なお、展開型反射鏡の展開時には、各フレーム２の伸展に伴って、各ケーブル１５が各ドラム５０から引き出されるようになっている。
図１０は、本発明の展開型反射鏡におけるケーブルネットワーク５１の特徴構成を示す分解斜視図である。図において、ケーブルネットワーク５１は、サーフェスケーブル６１、金属メッシュ６２、タイケーブル６３、バックケーブル６４に分解される。
サーフェスケーブル６１は、内側サーフェスケーブル６１ａ、外周サーフェスケーブル６１ｂ、最外周の端部サーフェスケーブル６１ｃより構成される。バックケーブル６４は、内側バックケーブル６４ａ、外周バックケーブル６４ｂ、最外周の端部バックケーブル６４ｃより構成される。サーフェスケーブルは、複数の三角形の各頂点を接続するケーブルネットワークより構成され、展開状態で三角形を一つの要素とする多面体構造になる。この構成では、内側サーフェスケーブル６１ａには剛性が高く、張力の変化による長さ変化が小さい（硬い）ケーブルを用いる。剛性が高く、張力の変化による長さ変化が小さい（硬い）ケーブルとしては、例えば太さ（直径）２ｍｍ程度のケブラー線など、１ｍの長さのものを５ｋｇｆ程度の力で引っ張ったときに、伸びる量が数ｍｍ程度からそれ以下の非常に伸びのないケーブルがある。
内側サーフェスケーブル６１ａは、外周サーフェスケーブル６１ｂを介して端部サーフェスケーブル６１ｃに接続される。外周サーフェスケーブル６１ｂおよび端部サーフェスケーブル６１ｃは、内側サーフェスケーブル６１ａに比べて、剛性の低い、張力の変化による長さ変化が大きい（柔らかい）ケーブル、すなわち長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いている。剛性の低い、張力の変化による長さ変化が大きい（柔らかい）ケーブルとしては、ゴム、バネなどのように、非常に伸びる素材のケーブルがあり、所定の張力で引っ張った時に、引っ張る量を変えても力の変化が無視できるケーブルである。
内側サーフェスケーブル６１ａの裏面には、電波反射膜となる金属メッシュ６２が取り付けられる。なお、サーフェスケーブル６１の全体の裏面に、電波反射膜となる金属メッシュ６２を取り付けてもよい。
金属メッシュ６２の裏面には、ケーブルネットワークよりなるバックケーブル６４が配置される。このバックケーブル６４は、内側バックケーブル６４ａが外周バックケーブル６４ｂを介して端部バックケーブル６４ｃに接続される。サーフェスケーブル６１の複数の三角形の各頂点の接続点とバックケーブル６４とはそれぞれ対応したタイケーブル６３で接続される。ここでは、サーフェスケーブル６１を引っ張るタイケーブル６３はすべて反対側でバックケーブル６４に接続するが、サーフェスケーブル６１を直接展開トラス上の適当な点から引っ張る構成としてもよい。
本構成例では、内側サーフェスケーブル６１ａに剛性が高いケーブルを用いているため、張力の変化による長さ変化は小さく、張力が付与されていれば所定の形状を形成する。したがって、スタンドオフ５２の位置が所定の位置からずれても、外周サーフェスケーブル６１ｂおよび端部サーフェスケーブル６１ｃから内側サーフェスケーブル６１ａに対して張力を付与するように展開トラス５３が突っ張りさえすれば、内側サーフェスケーブル６１ａに取り付けられた金属メッシュ６２は所定の形状を形成する。
さらに、本構成例では、外周サーフェスケーブル６１ｂおよび端部サーフェスケーブル６１ｃに剛性が低く、張力の変化による長さ変化が大きい（柔らかい）ケーブルを用いているため、スタンドオフ５２に支持される際、スタンドオフ位置が変位したときの内側サーフェスケーブル６１ａに与える張力変化は、従来のサーフェスケーブルよりも小さいものとなる。展開再現性や軌道上での熱変形などの要因により、展開状態でのスタンドオフ５２の位置を一定に保つのは非常に困難であるが、本構成例により支持位置の変位に対する鏡面変形が抑制されるため、従来よりも高精度なパラボラ鏡面が形成可能となる。
なお、タイケーブル６３およびバックケーブル６４には、外周サーフェスケーブル６１ｂおよび端部サーフェスケーブル６１ｃと同様に、内側サーフェスケーブル６１ａに比べて、剛性が低く、張力の変化による長さ変化が大きい（柔らかい）ケーブル、すなわち長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いてもよい。
また、サーフェスケーブル６１の全体を一律の硬さとし、タイケーブル６２およびバックケーブル６４をサーフェスケーブル６１に比べて、剛性の低い、張力の変化による長さ変化が大きい（柔らかい）ケーブル、すなわち長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いてもよい。
ところで、図７に示したケーブルネットワーク５１に張力を与える展開トラス５３の座屈をケーブル１５を用いて防ぐ構成と、図１０に示した固い内側サーフェスケーブル６１ａに張力を与えて所定の鏡面形状を形成しながら、スタンドオフ位置の変位を柔らかい外周サーフェスケーブル６１ｂで吸収して鏡面形状を安定化する構成は、互いに独立な関係にある。したがって、従来の展開型反射鏡に対して、これら２つの要素をそれぞれ個別に適用することができる。また、従来の展開型反射鏡に対して、これら２つの要素を組み合わせて適用することも可能である。
図１１は、本発明の展開型反射鏡の構成例（２）を示す斜視図である。図において、本構成例は、ケーブルネットワークを形成するサーフェスケーブル７１とバックケーブル７２との間に、展開トラス７３を配置した構成である。サーフェスケーブル７１とバックケーブル７２はタイケーブルを介して接続され、展開トラス７３の展開状態で、張力を付与してサーフェスケーブル７１とバックケーブル７２を押し広げる構成をとっている。
構成例（１）の場合は、ケーブルネットワーク（サーフェスケーブル、金属メッシュ、タイケーブル、バックケーブル）が展開トラスの上部に配置されるため、サーフェスケーブルに張力を与えるための反力がスタンドオフを介して展開トラスの上部にかかることから、サーフェスケーブルを横方向に広げるための外側から中心方向に向かう圧縮力に加えて、図１において中心に対して上方向に曲げようとするモーメント力が働くこととなる。一方、図１１の構成例（２）の場合には、展開状態で、サーフェスケーブル７１とバックケーブル７２に張力を与えるため、展開状態で展開トラス７３に対し、サーフェスケーブル７１が与える反力により生じるモーメントは中心に対し図中上方向に向かう方向になる。一方、バックケーブル７２による反力は逆に中心に対し図中下向きに向かう方向となり、互いに打ち消しあうため、展開トラス７３に生じる力は主として、外側から中心に向かう圧縮力となる。このような場合には、図７に示したケーブル１５により展開トラス５３の座屈を防ぐ構成が有効である。
また、構成例（２）のサーフェスケーブル７１については、図１０に示すように内側サーフェスケーブル６１ａ、外周サーフェスケーブル６１ｂおよび端部サーフェスケーブル６１ｃで構成してもよい。外周サーフェスケーブル６１ｂおよび端部サーフェスケーブル６１ｃは、内側サーフェスケーブル６１ａに比べて、剛性が低く、張力の変化による長さ変化が大きい（柔らかい）ケーブル、すなわち長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いる。また、バックケーブル７２およびタイケーブル７３についても、内側サーフェスケーブル６１ａに比べて、剛性が低く、張力の変化による長さ変化が大きい（柔らかい）ケーブル、すなわち長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いてもよい。
以上のように構成される展開型反射鏡の使用形態について説明し、本発明による作用効果について説明する。
本発明の展開型反射鏡を用いた展開アンテナを打ち上げる場合には、図６に示すように、展開トラス５３を小さく折り畳んでロケットのフェアリングに収納する。ロケットが打ち上げられ、衛星がロケットから分離されて所定の軌道に達したら、展開トラス５３を展開させるためにモータ１２でワイヤー９を駆動し、全てのスライドヒンジ７を第３のリンク４ｃの軸心線に沿って第４のリンク４ｄ側に移動させる。
これにより、各フレーム２は、図５に示すように、その軸心線方向に徐々に伸展してゆき、フレーム２の先端のスタンドオフ５２を放射状に押し広げる。そして、図７に示すように、各フレーム２が完全に伸展すると、展開トラス５３を介して付与される張力によって、ケーブルネットワーク５１はパラボラ面形状に展開する。このとき、各フレーム２の先端部には、ケーブルネットワーク５１に付与される張力と略同じ大きさの圧縮力が軸心線方向に対して作用する。そのため、ケーブルネットワーク５１を展開する際には、この圧縮力によって各フレーム２に座屈が発生することになる。
しかし、本発明の展開型反射鏡は、上述したように、隣り合うフレーム２に生じる座屈モードの節に対応する部分と腹に対応する部分とをケーブル１５によって連結している。そのため、座屈モードの腹に対応する部分の変位が、節に対応する部分に連結されたケーブル１５よって制限されるから、各フレーム２に生じる座屈そのものが抑制され、フレーム２の座屈破壊を防止することができる。
発明者は、上述した効果を証明するために、３種類の展開トラスＩ〜ＩＩＩを用意し、座屈実験を行った。この座屈実験は、展開トラスＩ〜ＩＩＩにケーブルネットワークを掛け、このケーブルネットワークに張力を付与することで、展開トラスＩ〜ＩＩＩを構成するフレームの座屈荷重を調べたものである。なお、展開トラスＩ〜ＩＩＩの構造は、次の通りである。
展開トラスＩは、本発明の展開型反射鏡の展開トラス５３と同じ構造であって、第１〜第５のリンク２ａ〜２ｅの外形は約２０［ｍｍ］、第１〜第５のリンク４ａ〜４ｅの肉厚は約０．５［ｍｍ］、展開トラスの総重量は約２７．１［ｋｇ］である。
展開トラスＩＩは、本発明の展開型反射鏡の展開トラス５３からケーブル１５を取り除いた構造であって、第１〜第５のリンク４ａ〜４ｅの外形は約２０［ｍｍ］、第１〜第５のリンク２ａ〜２ｅの肉厚は約０．５［ｍｍ］、展開トラスの総重量は約２７．１［ｋｇ］である。
展開トラスＩＩＩは、本発明の展開型反射鏡の展開トラス５３からケーブル１５を取り除いた構造であって、第１〜第５のリンク４ａ〜４ｅの外形は約２５［ｍｍ］、第１〜第５のリンク４ａ〜４ｅの肉厚は約０．５［ｍｍ］、展開トラスの総重量は約３８．５［ｋｇ］である。すなわち、展開トラスＩＩＩは、展開トラスＩＩを構成する第１〜第５のリンク４ａ〜４ｅの外形を約５［ｍｍ］太くしたものである。
図１２は実験結果を示すグラフである。図において、グラフの横軸はケーブルネットワークに付与する張力の値を示し、縦軸はフレームに作用する圧縮力の値を示している。展開トラスＩＩの座屈荷重が約３［ｋｇｆ］であるのに対し、本発明における展開トラスＩの座屈荷重は１１［ｋｇｆ］となることがわかった。すなわち、フレームに生じる座屈モードの節となる部分と腹となる部分をケーブル１５で連結することにより、座屈荷重が約８［ｋｇｆ］も大きくなることが明らかとなった。
一方、展開トラスＩＩＩの座屈荷重は約１２［ｋｇｆ］であり、展開トラスＩの座屈荷重よりも大きい。しかし、展開トラスＩＩＩは、各リンクの外形を太くしているため、総重量が約１１．４［ｋｇ］も重くなっている。
この実験結果により、本発明の展開型反射鏡ように、隣り合うフレームに作用する座屈モードの腹となる部分と節となる部分をケーブル１５で連結することで、展開トラス５３の重量を増大させることなく、フレーム２の座屈荷重を飛躍的に大きくできることが確認された。
【産業上の利用可能性】  本発明の展開型反射鏡は、鏡面部分を形成する内側サーフェスケーブルに柔らかい外周サーフェスケーブルを介して、展開トラスが張力を付与する構成であるので、展開トラスの支持位置が変位しても鏡面部分の変形感度を減らすことができ、従来より鏡面精度の高い鏡面を形成することができる。
また、所定の鏡面精度に対し、ケーブルネットワークに張力を与える展開トラスに要求される支持位置の要求精度が従来より軽減可能となるため、展開トラスを構成する部材の変形に対する許容範囲を広げることができる。これにより、部材剛性を下げることができ、部材寸法が小さいものあるいはより薄いもので構成することが可能となり、より軽量な展開型反射鏡を構成することができる。
また、サーフェスケーブルとバックケーブルとの間に展開トラスを配置することにより、ケーブルネットワークに張力を付与する際に展開トラスに加わる曲げモーメント力を軽減でき、部材への負荷が小さくなり、より軽量な部材を使用でき、軽量な構造を設計することができる。
また、展開トラスの伸縮部材に生じる座屈モードの腹に対応する部分の変位が、節に対応する部分との連結によって制限される構成をとることにより、伸縮部材に生じる座屈そのものを抑制することができる。したがって、軽量な部材を使用した展開トラスの座屈破壊を防止することができる。
【図１】
2005027186.tif 000003
【図２】
2005027186.tif 000004
【図３】
2005027186.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2005027186.tif 000015
【図１４】
2005027186.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年7月19日(2006.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の三角形の各頂点を接続点とするサーフェスケーブルと、前記サーフェスケーブルに取り付けられて電波反射膜となる金属メッシュと、前記サーフェスケーブルに複数のタイケーブルで接続されたバックケーブルからなり、展開状態で三角形を一つの要素とする多面体構造を形成する折り畳み可能なケーブルネットワークと、
前記ケーブルネットワークに張力を付与して展開状態とする展開トラスとを備えた展開型反射鏡において、
前記展開トラスは、
１つの伸縮部材が複数の平面リンクを一次元状に並設し、各平面リンクの展開によりその並設方向に伸展または折り畳み可能であり、各伸縮部材の基端部が互いに連結されるとともに各伸縮部材の先端部が、前記サーフェスケーブルの外周部にその周方向に対して所定間隔で設けられた複数の外周固定点にそれぞれ連結された複数の伸縮部材と、
前記複数の伸縮部材を伸展させ、前記複数の外周固定点を前記サーフェスケーブルの外周方向に押し広げることで、前記サーフェスケーブルに張力を付与して展開する伸展手段と、
前記複数の伸縮部材間に渡設され、前記サーフェスケーブルに張力を付与したときに前記伸縮部材に生じる座屈モードの腹に対応する部分と節に対応する部分とを連結する連結手段と
を備えたことを特徴とする展開型反射鏡。
【請求項２】
複数の三角形の各頂点を接続点とするサーフェスケーブルと、前記サーフェスケーブルに取り付けられて電波反射膜となる金属メッシュと、前記サーフェスケーブルに複数のタイケーブルで接続されたバックケーブルからなり、展開状態で三角形を一つの要素とする多面体構造を形成する折り畳み可能なケーブルネットワークと、
前記ケーブルネットワークに張力を付与して展開状態とする展開トラスとを備えた展開型反射鏡において、
前記サーフェスケーブルは、内側サーフェスケーブルと、その外周に結合される外周サーフェスケーブルから構成され、
前記内側サーフェスケーブルは、剛性が高く、張力の変化による長さ変化が小さいケーブルを用い、前記外周サーフェスケーブルは前記内側サーフェスケーブルに比べて、剛性が低く、長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いることを特徴とする展開型反射鏡。
【請求項３】
請求項１に記載の展開型反射鏡において、
前記サーフェスケーブルは、内側サーフェスケーブルと、その外周に結合される外周サーフェスケーブルから構成され、
前記内側サーフェスケーブルは、剛性が高く、張力の変化による長さ変化が小さいケーブルを用い、前記外周サーフェスケーブルは前記内側サーフェスケーブルに比べて、剛性が低く、長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いることを特徴とする展開型反射鏡。
【請求項４】
請求項１に記載の展開型反射鏡において、
前記連結手段は、ケーブルであることを特徴とする展開型反射鏡。
【請求項５】
請求項４に記載の展開型反射鏡において、
前記ケーブルを収容しておく収容手段を備えたことを特徴とする展開型反射鏡。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の展開型反射鏡において、
前記展開トラスは、前記サーフェスケーブルとバックケーブルとの間に設けられることを特徴とする展開型反射鏡。
【請求項７】
請求項１に記載の展開型反射鏡において、
前記タイケーブルおよび前記バックケーブルとして、前記サーフェスケーブルに比べて、剛性が低く、長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いることを特徴とする展開型反射鏡。
【請求項８】
請求項１に記載の展開型反射鏡において、
前記サーフェスケーブルは、展開時にほぼパラボラ面となるように構成されていることを特徴とする展開型反射鏡。
【請求項９】
請求項２または請求項３に記載の展開型反射鏡において、
前記タイケーブルおよび前記バックケーブルとして、前記内側サーフェスケーブルに比べて、剛性が低く、長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いることを特徴とする展開型反射鏡。
【請求項１０】
請求項２または請求項３に記載の展開型反射鏡において、
前記内側サーフェスケーブルは、展開時にほぼパラボラ面となるように構成されていることを特徴とする展開型反射鏡。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、折り畳んだ状態で人工衛星等に搭載し、宇宙空間で展開させる展開型反射鏡に関する。特に、折り畳んだ状態で専有する体積が小さく、展開状態で所定の形状を形成する展開型反射鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星等に搭載される展開アンテナを宇宙空間に搬送する場合、搬送手段としてアリアン、Ｈ−IIＡ等のロケットを用いている。しかし、ロケットの貨物収容空間は、スペースが限定されているため、大型の展開アンテナを搬送する際には、小さく折り畳んだ状態でロケット内に収容し、ロケットが宇宙空間に到達した後に、この展開アンテナを展開している。このような展開アンテナを構成する展開型反射鏡の中には、複数の基本構造を組み合わせ、その基本構造の数次第で大型の展開アンテナを構成するものがある。
【０００３】
図１３は、従来の展開型反射鏡の構成例を示し、(a) は展開型反射鏡の全体構成を示す斜視図であり、(b) は展開型反射鏡の基本構造の一例を示す分解斜視図である。図において、展開型反射鏡の基本構造は、金属メッシュが張られたケーブルネットワーク１００、スタンドオフ１０５、展開トラス１０６から構成される。金属メッシュが張られたケーブルネットワーク１００は、スタンドオフ１０５を介して展開トラス１０６に取り付けられ、展開型反射鏡の表面が所定のパラボラ形状となるように多面体で近似する。展開トラス１０６は展開および収納が可能であり、展開状態でスタンドオフ１０５を所定の位置に保つことで、ケーブルネットワーク１００を張力状態として、所定のパラボラ形状を形成する構成となっている。
【０００４】
図１４は、ケーブルネットワーク１００の詳細を示す分解斜視図である。図において、ケーブルネットワークは、サーフェスケーブル１０１、金属メッシュ１０２、タイケーブル１０３、バックケーブル１０４に分解される。
【０００５】
金属メッシュ１０２はサーフェスケーブル１０１に取り付けられ、サーフェスケーブル１０１の個々の接続点はタイケーブル１０３により図中下方向に引き下げられ、所定の多面体形状を形成する。また、タイケーブル１０３に張力を与えるため、バックケーブル１０４がタイケーブル１０３に対してサーフェスケーブル１０１と反対の位置に設置されている。
【０００６】
所定の鏡面形状を得るために、製造時にサーフェスケーブル１０１が形成する形状を測りながらケーブルの長さを調整して製造し、スタンドオフが所定の位置にあるときに所望の形状を得る構成をとっている。
【０００７】
図１５は、従来の展開型反射鏡の製造時に鏡面形状を所定の精度で形成するための手順を説明する図である。図において、製造時に鏡面を所定の形状とするために、サーフェスケーブル１０１およびバックケーブル１０４に外側に張力を与え、鏡面を張った状態で形状を計測し、タイケーブル１０３のケーブル長を調整する作業を所定の形状精度となるまで繰り返す。例えば、製造時に形状を測定し、サーフェスケーブル１０１がパラボラ面の上側にずれている場合、タイケーブル１０３を短くすることでサーフェスケーブル１０１を押し下げ、所定の形状に近づける。形状はケーブルの張力状態で決まるため、あるケーブルを短くすると張力状態が変わってしまい、一度修整しただけでは所定の形状にならない。そこで、形状計測によりずれを測定し、個々の接続点１１０ごとにタイケーブル１０３の長さを調整することを繰り返すことで、サーフェスケーブル１０１が所定の位置となるように調整をして、形状を確保していた。
【０００８】
このとき、調整を容易にするため、タイケーブル長の調整量と鏡面形状との対応が大きくなるように、タイケーブル１０３はサーフェスケーブル１０１に対して横切る方向に配置していた。また、サーフェスケーブル１０１を剛性が低く、張力変化による長さ変化が比較的大きいケーブルで構成し、バックケーブル１０４を剛性が高く、張力変化による長さ変化が小さいケーブルで構成することで、図１５に示すように、タイケーブル１０３の長さを変更した場合、タイケーブル１０３に接続したサーフェスケーブル１０１の位置が主として変更される構成をとっていた。
【０００９】
図１６は、従来の展開型反射鏡の他の構成例を示す斜視図である。図において、サーフェスケーブル２０１は剛性が高く、張力変化による長さ変化が小さいケーブルで構成され、剛性が低く、張力変化による長さ変化が比較的大きいサポートケーブル２０２で支持される。サポートケーブル２０２は膨張型膜面２０３に取り付けられ、膨張型膜面２０３が空気の導入等により膨張した状態でサーフェスケーブル２０１が張力状態となる構成をとっている。
【００１０】
図１７は、従来の展開型反射鏡の他の構成例を示す斜視図である。図１８は、従来の展開型反射鏡の他の構成例の各要素を示す分解斜視図である。図において、展開型反射鏡は、アンテナ反射面として機能するケーブルネットワーク１００と、骨組構造としての展開トラス１０６から構成される。このケーブルネットワーク１００は、サーフェスケーブル１０１、金属メッシュ１０２、タイケーブル１０３、バックケーブル１０４により構成され、複数のスタンドオフ１０５によって展開トラス１０６に支持される。
【００１１】
この展開トラス１０６は、台形形状に形成された６つの平面リンク機構１０７により構成されている。これら平面リンク機構１０７は、中心軸部材１０８を共有することで、その周囲に放射状に等配されており、スライドヒンジ１０９を中心軸部材１０８の軸心線方向に沿って摺動させることで、展開トラス１０６を収納、展開できるようになっている。
【００１２】
平面リンク機構の伸縮駆動には、展開トラスの周囲に配設された環状のケーブルを用いている。このケーブルは、各平面リンク機構の先端部に移動自在に接続されており、モータの回転によってケーブルの巻き取り量を調整することで、平面リンク機構を同期して伸縮させている。
【非特許文献１】目黒  在、三次  仁、安藤  和秀：モジュール化ケーブルメッシュ展開構造による大型衛星通信アンテナの構築、電子情報通信学会Ｂ−II分冊「次世代衛星通信技術小特集」電子情報通信学会論文誌、Ｂ−II，Vol.ｊ76−Ｂ−II，No.5，1993，pp.476-484）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、従来の展開型反射鏡におけるケーブルネットワーク１００は、可撓性を有する柔軟なケーブルによって構成されており、自らの力ではアンテナ反射面としての形状を維持することができない。そのため、展開トラス１０６の上面をパラボラ面を最小誤差近似した近似球面形状に形成しており、その上にスタンドオフ１０５を介してケーブルネットワーク１００を張り付けることで、ケーブルネットワーク１００をパラボラ面形状に維持している。
【００１４】
しかし、この方法を用いた場合、ケーブルネットワーク１００の形状が展開トラス１０６の形状に大きく依存することになる。そのため、ケーブルネットワーク１００に高精度の鏡面精度を持たせるためには、展開トラス１０６の剛性をケーブルネットワーク１００の張力に負けないように大きくする必要がある。しかし、展開トラス１０６の剛性を大きくするためには、展開トラスを構成する各部材を太くする必要があり、全体重量が増大するという問題がある。
【００１５】
また、従来の展開型反射鏡では、展開トラス１０６の熱変形や、展開時の形状再現性などの要因により、ケーブルネットワーク１００に張力を付与して支持するスタンドオフ１０５の位置が変位する。その結果、ケーブルネットワーク１００の釣り合い状態が変わり、個々のケーブル長が変化し形状が変化してしまう。そのため、支持部分の変形に対する感度が高く、支持構造を高精度に形成する必要があった。特に、調整のしやすさの観点から、バックケーブルに剛性が高く、張力変化による長さ変化が小さいケーブルを用いていることから、スタンドオフ位置のわずかな変化により、張力が大きく変化し、釣り合い状態での個々のケーブルの張力が変化するためサーフェスケーブルの長さ変化が生じ、結果としてサーフェスケーブルが形成する鏡面形状を大きく変化させてしまう問題があった。
【００１６】
一方、従来の膨張型膜面を用いた展開型反射鏡では、膨張型膜面が展開収納可能なように、薄い膜から構成される。そのため、鏡面を貼る張力により容易に変形し、さらに、膜状の構造物の挙動を予測するのは非常に困難であるため、離れたところに設置される給電部との位置の偏差がどの程度になるか予測がつきにくく、反射鏡として機能させるのが困難である問題があった。
【００１７】
特に、膨張型膜面で反射鏡を構成した場合、膜面の膨張状態での鏡面部分の位置が正確に定まらない。また、地上では重力の影響を受けるため、衛星軌道上の無重力の状態など、解析的に形状を予測することが重要であるが、膜面の形状を高精度に予測するのは、現状の解析技術では非常に困難である。特に、展開型反射鏡自身を何らかの形で支える必要があるが、膜面を支持すると、支持位置と鏡面の位置関係が予測困難であるという問題がある。
【００１８】
本発明の目的は、従来の展開型反射鏡よりも軽量で大型の展開型反射鏡を実現できるとともに、ケーブルネットワークに張力を付与して支持する展開トラスの支持位置変位に対する鏡面部分の変形感度を減らすことができ、またケーブルネットワークに張力を付与するために生じる展開トラスに加わる曲げモーメント力を軽減することができる展開型反射鏡を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
請求項１の発明の展開型反射鏡は、ケーブルネットワークに張力を付与して展開状態とする展開トラスとして、複数の伸縮部材、伸展手段、連結手段を備える。複数の伸縮部材の各伸縮部材は、複数の平面リンクを一次元状に並設し、各平面リンクの展開によりその並設方向に伸展または折り畳み可能であり、各伸縮部材の基端部が互いに連結されるとともに各伸縮部材の先端部が、サーフェスケーブルの外周部にその周方向に対して所定間隔で設けられた複数の外周固定点にそれぞれ連結される。伸展手段は、複数の伸縮部材を伸展させ、複数の外周固定点をサーフェスケーブルの外周方向に押し広げることで、サーフェスケーブルに張力を付与して展開する。連結手段は、複数の伸縮部材間に渡設され、サーフェスケーブルに張力を付与したときに伸縮部材に生じる座屈モードの腹に対応する部分と節に対応する部分とを連結する。
【００２０】
これにより、展開トラスの伸縮部材に生じる座屈モードの腹に対応する部分の変位が、節に対応する部分との連結によって制限され、伸縮部材に生じる座屈そのものが抑制され、展開トラスの座屈破壊を防止することができる。
【００２１】
請求項２の発明の展開型反射鏡は、展開トラスの伸展によって張力が付与されて展開状態となるケーブルネットワークとして、複数の三角形の各頂点を接続点とするサーフェスケーブルと、サーフェスケーブルに取り付けられて電波反射膜となる金属メッシュと、サーフェスケーブルに複数のタイケーブルで接続されたバックケーブルとを有し、展開状態で三角形を一つの要素とする多面体構造を形成し、折り畳み可能である。さらに、サーフェスケーブルは、内側サーフェスケーブルと、その外周に結合される外周サーフェスケーブルから構成され、内側サーフェスケーブルは、剛性が高く、張力の変化による長さ変化が小さいケーブルを用い、外周サーフェスケーブルは内側サーフェスケーブルに比べて、剛性が低く、長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いる。
【００２２】
展開型反射鏡の鏡面部分を構成するケーブルネットワークは、展開トラスによって張力状態にあれば、内側サーフェスケーブルの個々の三角形を構成する３辺の長さによって一意に決まる多面体形状を取る。このとき、内側サーフェスケーブルの長さ変化を抑えることにより、鏡面を近似する多面体形状の変形量を抑制でき、鏡面部分の変形量を抑えることが可能となる。
【００２３】
本発明の構成では、外周サーフェスケーブルを剛性が低く、長さの変化による張力変化が小さいケーブルで構成することにより、展開トラスの変位は外周サーフェスケーブルで吸収されて鏡面部分の張力変化が抑えられる。したがって、展開トラスの変位に対する変形感度を低減することができる。一方、展開トラスはケーブルネットワークの支持位置を正確に保つ必要はなく、張力を与えればよく、これまでより設計に対する要求条件を緩和することができる。また、展開トラスは、挙動の解析的な予測が容易であり、鏡面としての性能を決める上で不可欠なアンテナ給電部に対する位置精度が予測でき、設計時の信頼性が向上する。
【００２４】
請求項３の発明の展開型反射鏡は、請求の範囲１の発明における展開トラスに連結手段を付加した構成と、請求の範囲２の発明における内側サーフェスケーブルに対して柔らかい外周サーフェスケーブルを用いる構成を組み合わせで構成される。
【００２５】
請求項４の発明は、請求項１に記載の展開型反射鏡において、連結手段としてケーブルを用いる。
【００２６】
請求項５の発明は、請求項４に記載の展開型反射鏡において、ケーブルを収容しておく収容手段を備える。
【００２７】
請求項６の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の展開型反射鏡において、展開トラスをサーフェスケーブルとバックケーブルとの間に設ける。
【００２８】
請求項７の発明は、請求項１に記載の展開型反射鏡において、タイケーブルおよびバックケーブルとして、サーフェスケーブルに比べて、剛性が低く、長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いる。
【００２９】
請求項８の発明は、請求項１に記載の展開型反射鏡において、サーフェスケーブルは、展開時にほぼパラボラ面となるように構成する。
【００３０】
請求項９の発明は、請求項２または請求項３に記載の展開型反射鏡において、タイケーブルおよびバックケーブルとして、内側サーフェスケーブルに比べて、剛性が低く、長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いる。
【００３１】
請求項１０の発明は、請求項２または請求項３に記載の展開型反射鏡において、内側サーフェスケーブルは、展開時にほぼパラボラ面となるように構成する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の展開型反射鏡は、鏡面部分を形成する内側サーフェスケーブルに柔らかい外周サーフェスケーブルを介して、展開トラスが張力を付与する構成であるので、展開トラスの支持位置が変位しても鏡面部分の変形感度を減らすことができ、従来より鏡面精度の高い鏡面を形成することができる。
【００３３】
また、所定の鏡面精度に対し、ケーブルネットワークに張力を与える展開トラスに要求される支持位置の要求精度が従来より軽減可能となるため、展開トラスを構成する部材の変形に対する許容範囲を広げることができる。これにより、部材剛性を下げることができ、部材寸法が小さいものあるいはより薄いもので構成することが可能となり、より軽量な展開型反射鏡を構成することができる。
【００３４】
また、サーフェスケーブルとバックケーブルとの間に展開トラスを配置することにより、ケーブルネットワークに張力を付与する際に展開トラスに加わる曲げモーメント力を軽減でき、部材への負荷が小さくなり、より軽量な部材を使用でき、軽量な構造を設計することができる。
【００３５】
また、展開トラスの伸縮部材に生じる座屈モードの腹に対応する部分の変位が、節に対応する部分との連結によって制限される構成をとることにより、伸縮部材に生じる座屈そのものを抑制することができる。したがって、軽量な部材を使用した展開トラスの座屈破壊を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
図１は、本発明の展開型反射鏡の構成例(1) を示す斜視図である。図において、本構成例の展開型反射鏡は、展開トラス５３の上にケーブルネットワーク５１がスタンドオフ５２を介して張られることで、鏡面形状を形成する構成である。例えば、通信衛星に搭載される大型の展開アンテナとして、ケーブルネットワーク５１を所定の形状で反射鏡として用いる場合、鏡面部分はパラボラ形状を取り、焦点位置に設置された給電部（図示せず）で電波を送受する構成になる。
【００３７】
展開トラス５３は、複数（ここでは６本）のフレーム２（伸縮部材）の各基端部を連結して放射状に配置し、基端部を回動点にして折り畳みまたは展開可能に構成される。折り畳んだ収納状態では専有体積が小さくなり、展開状態では所定の形状を形成する。展開トラス５３の各フレーム２の先端部にはスタンドオフ５２が設けられ、このスタンドオフ５２の先端部がケーブルネットワーク５１の外周部に接続される。展開トラス５３は、展開状態でケーブルネットワーク５１を構成するサーフェスケーブルに張力を付与し、サーフェスケーブルにより形成される複数の三角形が所定の曲面を多面体近似する。この多面体の曲面形状は、張力付与状態における三角形の各辺の長さにより決定される。
【００３８】
図２は、フレーム２の構成例を示す概略図である。図において、フレーム２は複数（ここでは５つ）の平面リンク３によって構成される。各平面リンク３は、フレーム２の軸心線方向に沿って並設されており、隣り合う平面リンク３同士は、互いに鏡像体となるように、すなわち表裏反転するように連結される。
【００３９】
図３は、平面リンク３の構成例を示す概略図である。図において、平面リンク３は、第１のリンク４ａ〜第５のリンク４ｅを有する。第１のリンク４ａ〜第５のリンク４ｅは、外形および肉厚が等しい中空丸軸からなり、その長さはそれぞれ決められた値に設定される。このうち、第１のリンク４ａ〜第４のリンク４ｄは、回転ヒンジ５を介して連結されることにより矩形枠状の連鎖を構成しており、その内側に第５のリンク４ｅが配置される。
【００４０】
この第５のリンク４ｅの一端部は、回転ヒンジ６を介して第１のリンク４ａの一端部に回転可能に連結され、他端部はスライドヒンジ７を介して第１のリンク４ａと対向する第３のリンク４ｃにスライド可能に連結される。なお、第５のリンク４ｅとスライドヒンジ７は、回転ヒンジ８によって回転可能に連結される。
【００４１】
スライドヒンジ７の所定位置には、環状のワイヤー９が接続される。このワイヤー９は、第３のリンク４ｃの軸心線方向両側にそれぞれ設けられた小プーリ１０間に掛け渡されており、その中途部はワイヤー駆動装置１１（伸展手段）によって保持される。
【００４２】
図４は、ワイヤー駆動装置１１の構成を示す概略図である。図において、ワイヤー駆動装置１１は、モータ１２を有しており、その駆動軸には大プーリ１３が固定される。この大プーリ１３には、ワイヤー９が巻き取られており、モータ１２によって大プーリ１３を回転させることで、ワイヤー９をスライドヒンジ７と共に第３のリンク４ｃの軸心線方向に進退できるようになっている。
【００４３】
図３に示す平面リンク３において、スライドヒンジ７を第３のリンク４ｃの軸心線方向に移動させると、第５のリンク４ｅが第１のリンク４ａ〜第４のリンク４ｄで構成される連鎖の内側で回転ヒンジ６の周りに回転し、第５のリンク４ｅに連結された第１のリンク４ａを第３のリンク４ｃの軸心線方向と傾斜する方向に移動させる。すなわち、平面リンク３は、図３中に実線と一点鎖線で示すように、フレーム２の軸心線方向（図３における左右方向）に対する長さを変化させる。一方、フレーム２は、隣り合う平面リンク３が互いに鏡像体となるよう連結されているため、各平面リンク３のスライドヒンジ７を移動させることで、図５および図６に示すように、展開トラス５３を展開、収納できるようになっている。
【００４４】
なお、上記の構成例では、フレーム２を伸展させる際に、その駆動手段としてスライドヒンジ７を移動させるワイヤー駆動装置１１を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば平面リンク３を構成する回転ヒンジ５，６，８のうち、全部あるいは一部にモータの駆動軸を連結することで、平面リンク３を伸縮するような構成にしてもよい。
【００４５】
図７は、本発明の展開型反射鏡における展開トラス５３の特徴構成を示す斜視図である。図において、隣り合うフレーム２の間には複数（ここでは６本）のケーブル１５（連結手段）が渡設される。これらのケーブル１５は、隣り合うフレーム２の間において、フレーム２に生じる座屈モードの節に対応する部分同士、および座屈モードの節に対応する部分と腹に対応する部分とをそれぞれ連結する。
【００４６】
ここで想定する座屈モードでは、各フレーム２の先端部が節となり、中途部が腹となるため、隣り合うフレーム２の先端部同士を２本のケーブル１５で襷掛け状に連結し、隣り合うフレーム２の先端部と中途部とをそれぞれ２本のケーブル１５で襷掛け状に連結する。なお、図５には展開トラス５３の展開途中におけるケーブル１５の様子を示す。
【００４７】
図８および図９は、ケーブル１５の収容手段の構成例を示す概略図である。図において、ケーブル１５の収容手段は、ケーブル１５を巻き取って収容するドラム５０である。このドラム５０は、各フレーム２に回転可能に設けられており、その外周面にはケーブル１５が巻き取られる溝５４が形成される。このような構成により、展開型反射鏡の収納時にケーブル１５をドラム５０に巻き取っておくことで、ケーブル１５同士が絡み合うのを防止することができる。なお、展開型反射鏡の展開時には、各フレーム２の伸展に伴って、各ケーブル１５が各ドラム５０から引き出されるようになっている。
【００４８】
図１０は、本発明の展開型反射鏡におけるケーブルネットワーク５１の特徴構成を示す分解斜視図である。図において、ケーブルネットワーク５１は、サーフェスケーブル６１、金属メッシュ６２、タイケーブル６３、バックケーブル６４に分解される。
【００４９】
サーフェスケーブル６１は、内側サーフェスケーブル６１ａ、外周サーフェスケーブル６１ｂ、最外周の端部サーフェスケーブル６１ｃより構成される。バックケーブル６４は、内側バックケーブル６４ａ、外周バックケーブル６４ｂ、最外周の端部バックケーブル６４ｃより構成される。サーフェスケーブルは、複数の三角形の各頂点を接続するケーブルネットワークより構成され、展開状態で三角形を一つの要素とする多面体構造になる。この構成では、内側サーフェスケーブル６１ａには剛性が高く、張力の変化による長さ変化が小さい（硬い）ケーブルを用いる。剛性が高く、張力の変化による長さ変化が小さい（硬い）ケーブルとしては、例えば太さ（直径）２ｍｍ程度のケブラー線など、１ｍの長さのものを５ｋｇｆ程度の力で引っ張ったときに、伸びる量が数ｍｍ程度からそれ以下の非常に伸びのないケーブルがある。
【００５０】
内側サーフェスケーブル６１ａは、外周サーフェスケーブル６１ｂを介して端部サーフェスケーブル６１ｃに接続される。外周サーフェスケーブル６１ｂおよび端部サーフェスケーブル６１ｃは、内側サーフェスケーブル６１ａに比べて、剛性の低い、張力の変化による長さ変化が大きい（柔らかい）ケーブル、すなわち長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いている。剛性の低い、張力の変化による長さ変化が大きい（柔らかい）ケーブルとしては、ゴム、バネなどのように、非常に伸びる素材のケーブルがあり、所定の張力で引っ張った時に、引っ張る量を変えても力の変化が無視できるケーブルである。
【００５１】
内側サーフェスケーブル６１ａの裏面には、電波反射膜となる金属メッシュ６２が取り付けられる。なお、サーフェスケーブル６１の全体の裏面に、電波反射膜となる金属メッシュ６２を取り付けてもよい。
【００５２】
金属メッシュ６２の裏面には、ケーブルネットワークよりなるバックケーブル６４が配置される。このバックケーブル６４は、内側バックケーブル６４ａが外周バックケーブル６４ｂを介して端部バックケーブル６４ｃに接続される。サーフェスケーブル６１の複数の三角形の各頂点の接続点とバックケーブル６４とはそれぞれ対応したタイケーブル６３で接続される。ここでは、サーフェスケーブル６１を引っ張るタイケーブル６３はすべて反対側でバックケーブル６４に接続するが、サーフェスケーブル６１を直接展開トラス上の適当な点から引っ張る構成としてもよい。
【００５３】
本構成例では、内側サーフェスケーブル６１ａに剛性が高いケーブルを用いているため、張力の変化による長さ変化は小さく、張力が付与されていれば所定の形状を形成する。したがって、スタンドオフ５２の位置が所定の位置からずれても、外周サーフェスケーブル６１ｂおよび端部サーフェスケーブル６１ｃから内側サーフェスケーブル６１ａに対して張力を付与するように展開トラス５３が突っ張りさえすれば、内側サーフェスケーブル６１ａに取り付けられた金属メッシュ６２は所定の形状を形成する。
【００５４】
さらに、本構成例では、外周サーフェスケーブル６１ｂおよび端部サーフェスケーブル６１ｃに剛性が低く、張力の変化による長さ変化が大きい（柔らかい）ケーブルを用いているため、スタンドオフ５２に支持される際、スタンドオフ位置が変位したときの内側サーフェスケーブル６１ａに与える張力変化は、従来のサーフェスケーブルよりも小さいものとなる。展開再現性や軌道上での熱変形などの要因により、展開状態でのスタンドオフ５２の位置を一定に保つのは非常に困難であるが、本構成例により支持位置の変位に対する鏡面変形が抑制されるため、従来よりも高精度なパラボラ鏡面が形成可能となる。
【００５５】
なお、タイケーブル６３およびバックケーブル６４には、外周サーフェスケーブル６１ｂおよび端部サーフェスケーブル６１ｃと同様に、内側サーフェスケーブル６１ａに比べて、剛性が低く、張力の変化による長さ変化が大きい（柔らかい）ケーブル、すなわち長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いてもよい。
【００５６】
また、サーフェスケーブル６１の全体を一律の硬さとし、タイケーブル６２およびバックケーブル６４をサーフェスケーブル６１に比べて、剛性の低い、張力の変化による長さ変化が大きい（柔らかい）ケーブル、すなわち長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いてもよい。
【００５７】
ところで、図７に示したケーブルネットワーク５１に張力を与える展開トラス５３の座屈をケーブル１５を用いて防ぐ構成と、図１０に示した固い内側サーフェスケーブル６１ａに張力を与えて所定の鏡面形状を形成しながら、スタンドオフ位置の変位を柔らかい外周サーフェスケーブル６１ｂで吸収して鏡面形状を安定化する構成は、互いに独立な関係にある。したがって、従来の展開型反射鏡に対して、これら２つの要素をそれぞれ個別に適用することができる。また、従来の展開型反射鏡に対して、これら２つの要素を組み合わせて適用することも可能である。
【００５８】
図１１は、本発明の展開型反射鏡の構成例(2) を示す斜視図である。図において、本構成例は、ケーブルネットワークを形成するサーフェスケーブル７１とバックケーブル７２との間に、展開トラス７３を配置した構成である。サーフェスケーブル７１とバックケーブル７２はタイケーブルを介して接続され、展開トラス７３の展開状態で、張力を付与してサーフェスケーブル７１とバックケーブル７２を押し広げる構成をとっている。
【００５９】
構成例(1) の場合は、ケーブルネットワーク（サーフェスケーブル、金属メッシュ、タイケーブル、バックケーブル）が展開トラスの上部に配置されるため、サーフェスケーブルに張力を与えるための反力がスタンドオフを介して展開トラスの上部にかかることから、サーフェスケーブルを横方向に広げるための外側から中心方向に向かう圧縮力に加えて、図１において中心に対して上方向に曲げようとするモーメント力が働くこととなる。一方、図１１の構成例(2) の場合には、展開状態で、サーフェスケーブル７１とバックケーブル７２に張力を与えるため、展開状態で展開トラス７３に対し、サーフェスケーブル７１が与える反力により生じるモーメントは中心に対し図中上方向に向かう方向になる。一方、バックケーブル７２による反力は逆に中心に対し図中下向きに向かう方向となり、互いに打ち消しあうため、展開トラス７３に生じる力は主として、外側から中心に向かう圧縮力となる。このような場合には、図７に示したケーブル１５により展開トラス５３の座屈を防ぐ構成が有効である。
【００６０】
また、構成例(2) のサーフェスケーブル７１については、図１０に示すように内側サーフェスケーブル６１ａ、外周サーフェスケーブル６１ｂおよび端部サーフェスケーブル６１ｃで構成してもよい。外周サーフェスケーブル６１ｂおよび端部サーフェスケーブル６１ｃは、内側サーフェスケーブル６１ａに比べて、剛性が低く、張力の変化による長さ変化が大きい（柔らかい）ケーブル、すなわち長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いる。また、バックケーブル７２およびタイケーブル７３についても、内側サーフェスケーブル６１ａに比べて、剛性が低く、張力の変化による長さ変化が大きい（柔らかい）ケーブル、すなわち長さの変化による張力変化が小さいケーブルを用いてもよい。
【００６１】
以上のように構成される展開型反射鏡の使用形態について説明し、本発明による作用効果について説明する。
【００６２】
本発明の展開型反射鏡を用いた展開アンテナを打ち上げる場合には、図６に示すように、展開トラス５３を小さく折り畳んでロケットのフェアリングに収納する。ロケットが打ち上げられ、衛星がロケットから分離されて所定の軌道に達したら、展開トラス５３を展開させるためにモータ１２でワイヤー９を駆動し、全てのスライドヒンジ７を第３のリンク４ｃの軸心線に沿って第４のリンク４ｄ側に移動させる。
【００６３】
これにより、各フレーム２は、図５に示すように、その軸心線方向に徐々に伸展してゆき、フレーム２の先端のスタンドオフ５２を放射状に押し広げる。そして、図７に示すように、各フレーム２が完全に伸展すると、展開トラス５３を介して付与される張力によって、ケーブルネットワーク５１はパラボラ面形状に展開する。このとき、各フレーム２の先端部には、ケーブルネットワーク５１に付与される張力と略同じ大きさの圧縮力が軸心線方向に対して作用する。そのため、ケーブルネットワーク５１を展開する際には、この圧縮力によって各フレーム２に座屈が発生することになる。
【００６４】
しかし、本発明の展開型反射鏡は、上述したように、隣り合うフレーム２に生じる座屈モードの節に対応する部分と腹に対応する部分とをケーブル１５によって連結している。そのため、座屈モードの腹に対応する部分の変位が、節に対応する部分に連結されたケーブル１５よって制限されるから、各フレーム２に生じる座屈そのものが抑制され、フレーム２の座屈破壊を防止することができる。
【００６５】
発明者は、上述した効果を証明するために、３種類の展開トラスＩ〜III を用意し、座屈実験を行った。この座屈実験は、展開トラスＩ〜III にケーブルネットワークを掛け、このケーブルネットワークに張力を付与することで、展開トラスＩ〜III を構成するフレームの座屈荷重を調べたものである。なお、展開トラスＩ〜III の構造は、次の通りである。
【００６６】
展開トラスＩは、本発明の展開型反射鏡の展開トラス５３と同じ構造であって、第１〜第５のリンク２ａ〜２ｅの外形は約20［ｍｍ］、第１〜第５のリンク４ａ〜４ｅの肉厚は約 0.5［ｍｍ］、展開トラスの総重量は約27.1［ｋｇ］である。
【００６７】
展開トラスIIは、本発明の展開型反射鏡の展開トラス５３からケーブル１５を取り除いた構造であって、第１〜第５のリンク４ａ〜４ｅの外形は約20［ｍｍ］、第１〜第５のリンク２ａ〜２ｅの肉厚は約 0.5［ｍｍ］、展開トラスの総重量は約27.1［ｋｇ］である。
【００６８】
展開トラスIII は、本発明の展開型反射鏡の展開トラス５３からケーブル１５を取り除いた構造であって、第１〜第５のリンク４ａ〜４ｅの外形は約25［ｍ  ｍ］、第１〜第５のリンク４ａ〜４ｅの肉厚は約 0.5［ｍｍ］、展開トラスの総重量は約38.5［ｋｇ］である。すなわち、展開トラスIII は、展開トラスIIを構成する第１〜第５のリンク４ａ〜４ｅの外形を約５［ｍｍ］太くしたものである。
【００６９】
図１２は実験結果を示すグラフである。図において、グラフの横軸はケーブルネットワークに付与する張力の値を示し、縦軸はフレームに作用する圧縮力の値を示している。展開トラスIIの座屈荷重が約３［ｋｇｆ］であるのに対し、本発明における展開トラスＩの座屈荷重は11［ｋｇｆ］となることがわかった。すなわち、フレームに生じる座屈モードの節となる部分と腹となる部分をケーブル１５で連結することにより、座屈荷重が約８［ｋｇｆ］も大きくなることが明らかとなった。
【００７０】
一方、展開トラスIII の座屈荷重は約１２［ｋｇｆ］であり、展開トラスＩの座屈荷重よりも大きい。しかし、展開トラスIII は、各リンクの外形を太くしているため、総重量が約11.4［ｋｇ］も重くなっている。
【００７１】
この実験結果により、本発明の展開型反射鏡ように、隣り合うフレームに作用する座屈モードの腹となる部分と節となる部分をケーブル１５で連結することで、展開トラス５３の重量を増大させることなく、フレーム２の座屈荷重を飛躍的に大きくできることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の展開型反射鏡の構成例(1) を示す斜視図である。
【図２】フレーム２の構成例を示す概略図である。
【図３】平面リンク３の構成例を示す概略図である。
【図４】ワイヤー駆動装置１１の構成を示す概略図である。
【図５】展開トラス５３の展開途中あるいは収納途中の状態を示す斜視図である。
【図６】展開トラス５３の収納状態を示す斜視図である。
【図７】本発明の展開型反射鏡における展開トラス５３の特徴構成を示す斜視図である。
【図８】ケーブル１５の収容手段の構成例を示す概略図である。
【図９】ケーブル１５の収容手段の構成例を示す概略図である。
【図１０】本発明の展開型反射鏡におけるケーブルネットワーク５１の特徴構成を示す分解斜視図である。
【図１１】本発明の展開型反射鏡の構成例(2) を示す斜視図である。
【図１２】実験結果を示すグラフである。
【図１３】従来の展開型反射鏡の構成例を示し、(a) は展開型反射鏡の全体構成を示す斜視図であり、(b) は展開型反射鏡の基本構造の一例を示す分解斜視図である。
【図１４】ケーブルネットワーク１００の詳細を示す分解斜視図である。
【図１５】従来の展開型反射鏡の製造時に鏡面形状を所定の精度で形成するための手順を説明する図である。
【図１６】従来の展開型反射鏡の他の構成例を示す斜視図である。
【図１７】従来の展開型反射鏡の他の構成例を示す斜視図である。
【図１８】従来の展開型反射鏡の他の構成例の各要素を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００７３】
２  フレーム（伸縮部材）
３  平面リンク
４  リンク
５，６，８  回転ヒンジ
７  スライドヒンジ
９  ワイヤー
１０  小プーリ
１１  ワイヤー駆動装置（伸展手段）
１２  モータ
１３  大プーリ
１５  ケーブル（連結手段）
５０  ドラム
５１  ケーブルネットワーク
５２  スタンドオフ
５３，７３  展開トラス
５４  溝
６１，７１  サーフェスケーブル
６２  金属メッシュ
６３  タイケーブル
６４，７２  バックケーブル
６４ａ  内側バックケーブル
６４ｂ  外周バックケーブル
６４ｃ  端部バックケーブル
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2005027186.tif 000021
【国際調査報告】
2005027186.tif 000022
2005027186.tif 000023