(57)【要約】【課題】  高周波数帯域に対応可能となる高い鏡面精度を有した大型の人工衛星搭載用リフレクタを提供する。【解決手段】  これまで全面が一体となっていた人工衛星搭載用リフレクタのディッシュを人工衛星搭載用リフレクタの背面構造に沿って分割することで、一枚の連続したディッシュの面積を小さくし、理想鏡面からの誤差分布を抑制する。これにより、部分的な鏡面精度の向上が可能となり、さらに分割ディッシュの位置をＣクリップに設けた鏡面調整機構により、鏡面状態の調整を可能とすることで、高周波数帯域に対応可能となる高い鏡面精度を有した大型の人工衛星搭載用リフレクタが提供可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡面を形成する膜状のディッシュと、  
前記鏡面の背面側にあって前記ディッシュを背面側から支持する背面構造と、
前記背面構造に沿って、前記背面構造と前記ディッシュとの間に設けられ、前記背面構造と前記ディッシュを結合する複数の結合部材を備え、
前記ディッシュは、前記背面構造に沿って分割された２以上の分割ディッシュからなり、
前記分割ディッシュ同士は前記結合部材を用いて固定されることを特徴とするメンブレンリフレクタ。
【請求項２】
前記結合部材は、前記背面構造を左右から挟み込む２つのＬ字構造部分と、前記２つのＬ字構造部分を連結する連結部分とからなり、
前記Ｌ字構造部分には、前記背面構造を挟み込んだ状態で機械的に仮固定するための穴と、仮固定された状態の前記背面構造を接着剤で固定するために接着材を溜める膨らみ部が設けられることを特徴とする請求項１記載のメンブレンリフレクタ。
【請求項３】
前記背面構造は前記２つのＬ字構造部材に挟み込まれた状態でスライド可能であることを特徴とする請求項２記載のメンブレンリフレクタ。
【請求項４】
前記連結部分は前記背面構造と前記ディッシュを結合する位置における前記ディッシュの理想の鏡面形状に倣った形状を備えており、前記連結部分と前記ディッシュは接着剤で固定されることを特徴とする請求項１記載のメンブレンリフレクタ。
【請求項５】
前記ディッシュは、円形の前記ディッシュの中心を基点として扇型の形状に分割された分割ディッシュからなることを特徴とする請求項１記載のメンブレンリフレクタ。
【請求項６】
鏡面を形成する膜状のディッシュと、前記鏡面の背面側にあって前記ディッシュを背面側から支持する背面構造と、前記背面構造と前記ディッシュを結合する結合部材を備えたメンブレンリフレクタの製造方法であって、
所望の形状を有する鏡面台の上に、前記ディッシュが分割された分割ディッシュを載せる工程と、
前記背面構造と前記結合部材を機械的に仮固定する工程と、
前記背面構造と仮固定された前記結合部材を、前記鏡面台上の分割ディッシュ上に位置合わせをして搭載した後に、前記結合部材と前記分割ディッシュを接着する工程と、
仮固定の状態の前記背面構造を前記結合部材に対してスライドさせながら前記分割ディッシュの形状を調整する工程と、
前記分割ディッシュの形状が所望の形状となった後に、前記結合部材に設けられたポケット状の膨らみ部に接着材を流し込んで、前記背面構造と前記結合部材を接着固定する工程とを備えることを特徴とするメンブレンリフレクタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、メンブレンリフレクタおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星に搭載するリフレクタは、軽量化のため、通常は強化繊維を強化材とする複合材料で構成されている。リフレクタの構造としてはサンドイッチパネル方式、デュアルリフレクタ方式、メッシュ方式など、各種の方式があることは周知のところである。
【０００３】
このような各種方式の人工衛星搭載用リフレクタの中に、さらなる軽量化を目的として膜状の鏡面であるディッシュと、上記ディッシュを支持するバックストラクチャーから構成されるメンブレンリフレクタ方式が開発されている。
【０００４】
従来のメンブレンリフレクタ方式は、高周波数帯域対応のサンドイッチパネル方式に比べ、リフレクタ鏡面部であるディッシュは薄く、成形後の鏡面加工ができない。このために、従来、メンブレンリフレクタ方式は高い鏡面精度を必要としないＬ帯などの低周波数帯域対応のリフレクタとして利用されていた。
しかしながら、近年の通信データの高速化や大容量化に伴ない、高速化及び大容量化に必要となる高周波帯域に対応した高い鏡面精度を有する大型の人工衛星搭載用メンブレンリフレクタが求められている。
【０００５】
現在、人工衛星に搭載するメンブレンリフレクタの鏡面精度を向上させるために、鏡面精度低下の要因となる熱膨張率の高い接着剤の使用量を抑制する技術や、熱変形し難い結合部品を製造する技術等が確立されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００６】
しかしながら、これらの技術は熱変形に対する鏡面精度低下を抑制するものであるため、これらだけでは高周波帯域に対応することは不十分であり、熱環境に晒される以前の人工衛星搭載用メンブレンリフレクタの鏡面精度を向上させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１６７４７号公報
【特許文献２】特開２００８−３０６５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のメンブレンリフレクタの製造は、理想鏡面の成形型上に、この成形型を用いて予め成形したディッシュを載置し、載置したディッシュの背面側から成形型に対して一定距離に制御した結合部材の底面を押し付けながら接着することにより、ディッシュが有する理想鏡面からの形状誤差を矯正し、メンブレンリフレクタの鏡面精度の向上を図っていた。
しかしながら、この製造方法ではディッシュが成形型に押し付けられる際に内部応力が発生するため、リフレクタの鏡面精度が低下してしまうという課題があった。
また、ディッシュが有する理想鏡面との誤差分布はディッシュの面積が拡大するにつれて大きくなるため、リフレクタが大型になるほど、リフレクタの鏡面精度が低下してしまうという課題があった。
【０００９】
この発明は係る課題を解決するためになされたもので、鏡面精度の高いメンブレンリフレクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るメンブレンリフレクタは、鏡面を形成する膜状のディッシュと、前記鏡面の背面側にあって前記ディッシュを背面側から支持する背面構造と、前記背面構造に沿って、前記背面構造と前記ディッシュとの間に設けられ、前記背面構造と前記ディッシュを結合する複数の結合部材を備え、前記ディッシュは、前記背面構造に沿って分割された２以上の分割ディッシュからなり、前記分割ディッシュ同士は前記結合部材を用いて固定される。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、高周波帯域に対応可能な高い鏡面精度を有する大型の人工衛星搭載用メンブレンリフレクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係るメンブレンリフレクタの構造の一例を示す全体図である。
【図２】実施の形態１に係るメンブレンリフレクタの構造の一例を示す断面図である。
【図３】実施の形態１に係る結合部材の構造を説明する図である。
【図４】実施の形態２に係るメンブレンリフレクタの構造の一例を示す全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本実施の形態では、人工衛星搭載用メンブレンリフレクタの鏡面精度向上についての詳細を説明する。
【００１４】
実施の形態１．
以下、図を参照しながらこの発明の実施の形態１に係るメンブレンリフレクタ１００ついて説明する。
図１〜図３は、それぞれ実施の形態１に係るメンブレンリフレクタ１００の構成を示したものである。図１はメンブレンリフレクタ１００の上面図である。図２はメンブレンリフレクタ１０の断面図である。図３（ａ）〜（ｃ）は鏡面部１と背面構造２とを結合する結合部材３の３面図である。なお、以下では結合部材のことを「Ｃクリップ」ともいう。
【００１５】
図１において、本発明のメンブレンリフレクタ１００は、反射鏡面を形成する膜状のディッシュ１（後で説明する分割ディッシュ１ａ〜１ｆの結合）と、ディッシュ１を反射鏡面の凸面側である非反射鏡面側（背面側）から支持する背面構造２と、ディッシュ１と背面構造２とを結合する複数個のＣクリップ３からなる。
【００１６】
ディッシュ１は、例えば強化繊維による２軸または３軸織物を強化材とした複合材料からなる膜状部材であり、このディッシュ１が所定の反射鏡として作用するように、背面構造２がディッシュ１の形状を保持している。
【００１７】
背面構造２は、メンブレンリフレクタ１００の軸方向に幅寸法を持ち、ほぼ矩形の形をした長い板部材を三角トラス状に組み合わせたものである。
【００１８】
Ｃクリップ３は、図２に示されるように、対向する２つのＬ字型の部材とＬ字型部材同士を連結する連結部材からなる。Ｌ字型部材の縦方向の面にあたる縦面は互いに対向し、Ｌ字型部材の横方向の面にあたる横面の端部と端部とが凹状の連結部材により連結される形状を備えたものである。Ｃクリップ３については、例えば特許文献２にも記載がある。
【００１９】
ここで、実施の形態１に係るディッシュ１は、図１に示すように、円形のディッシュ１の中心位置から扇型状に６つに分割された分割ディッシュ１ａ〜１ｆから構成される。
【００２０】
ここで、分割ディッシュ１ａ〜１ｆの製法の一例について、図２を用いて説明する。
まず、所望とする理想鏡面に近い成形型４を用意する。強化繊維を強化材とする複合材料で、樹脂が硬化する前の半乾きの状態の材料樹脂を、成形型４の上にのせる。
次に、半乾きの材料樹脂がのせられた成形型を覆うように離型フィルムとブリーザーを配置する。更に、バギングフィルムとシーリング材を用いて袋状にし、真空ポンプを用いて内部のエアーを抜く。この状態で例えばオートクレープを用いて所定の温度と圧力にて、所定の時間だけ加圧、過熱する。これにより、成形型４の形状を備えたディッシュ１を成形することができる。
続いて分割ディッシュを作るが、これは刃物を用いて成形したディッシュ１を切断していくことにより行う。刃物としては、例えばカッターのようなものであってもよいし、専用の切断器であってもよい。
なお、この切断による分割位置については、ディッシュ１の形状を保持するために三角トラス状に組み合わされた背面構造２に沿った位置を基本として決める。
図２の例では、背面構造２が円形のディッシュの中心を基点として約６０度の角度間隔で設けられる設計であるため、この背面構造に沿ってディッシュ中心を基点として約６０度の角度間隔で６つの分割ディッシュ１ａ〜１ｆに分割している。
【００２１】
なお、上記の説明では、最初に大きなサイズである円形のディッシュ１を成形した後に刃物等を用いてディッシュ１の切断を行ったが、予め６分割後の形状をした材料樹脂を用意しておき、これを用いて６つの分割ディッシュ１ａ〜１ｆを成型するようにしてもよい。すなわち、分割ディッシュ１ａ〜１ｆの形状をした材料樹脂を所定の間隔をおいて成形型４上に配置し、この状態で同様にバギングフィルム等を用いて袋状にし、内部のエアーを抜いた状態で加圧、過熱することにより分割ディッシュ１ａ〜１ｆを成型するようにしてもよい。
【００２２】
このように実施の形態１のメンブレンリフレクタでは、従来の全面一体の１枚のディッシュではなく、１枚のディッシュを分割した分割ディッシュ１ａ〜１ｆを成形して配置することで、各ディッシュの面積を小さくするようにした。
ディッシュの面積を小さくすることにより、従来の全面一体の１枚のディッシュに比べ、分割ディッシュ１ａ〜１ｆの理想鏡面形状からの形状誤差を抑制することができる。
【００２３】
次に、分割ディッシュ１ａ〜１ｆと背面構造との結合方法について説明する。
分割された状態の分割ディッシュ１ａ〜１ｆをメンブレンリフレクタとして機能させるために、本実施の形態では、以下に説明する通り、Ｃクリップ３を用いる。このＣクリップ３を用いて、分割ディッシュ１ａ〜１ｆの間を相互に連結するとともに、分割ディッシュ１ａ〜１ｆと背面構造を連結する。
【００２４】
図３（ａ）〜（ｃ）は、Ｃクリップを上面、横、断面方向からみた図である。Ｃクリップ３は、図３（ｃ）のように２つのＬ字型の構造部分３１（Ｌ字構造部分３１）を相対させ、これらの２つのＬ字構造部分を連結部分３２で連結させて一体に連続したＣクリップ３が形成される。なお、Ｃクリップ３の連結部分３２はディッシュと結合される位置によって形状が異なり、ディッシュ１と結合される位置における理想の鏡面形状に倣った形状となるように予め作製しておく。
図３（ａ）の上面図からわかるようにＬ字型の部材の中央部は広がり形状をなしており、２つのＬ字型部材を相対させることによりポケット状の膨らみ部３ａが形成される。
また、Ｃクリップ３には機械締結用の部品を挿入するための穴３ｂがあけられている。
【００２５】
このＣクリップ３を用いた結合方法を、次に説明する。
まず、Ｃクリップ３にあけた機械締結用穴を用いて、背面構造２とＣクリップ３間をボルト等で機械締結した状態で、分割ディッシュとＣクリップ間を接着材にて接着する。
このとき、Ｃクリップ３は分割ディッシュと分割ディッシュの間に配置されるように、予め位置を決めておく。
図１では、分割ディッシュ１ａと分割ディッシュ１ｂの間に４個のＣクリップ３（図１中に３abと表記）が配置されている。同様に、分割ディッシュ１ｂと１ｃの間、１ｃと１ｄの間、１ｄと１ｅの間、１ｅと１ｆの間及び１ｆと１ａの間にそれぞれ４個のＣクリップ３が配置されている。
この分割ディッシュとＣクリップ３と背面構造が締結されている状態で鏡面精度を測定し、理想鏡面からの誤差を算出する。
なお、背面構造２は三角トラス状に組み合わされてディッシュ１の形状を保持している。このため、背面構造２は分割ディッシュの間だけでなく、分割ディッシュの面を横断するようにも配置されている。この横断するように配置された背面構造２と分割ディッシュを固定する際にもＣクリップ３が用いられる。
【００２６】
次に、鏡面精度の測定データを元に、Ｃクリップと背面構造２の間を締結しているボルト等の機械締結部品を緩め、緩めた背面構造２とＣクリップ３の間をスライドさせながら、分割ディッシュ１の位置を調整する。
Ｃクリップ３と分割ディッシュの間は接着固定されているため、Ｃクリップを動かすことで鏡面の分割ディッシュも連動して動くことになる。
分割ディッシュが理想鏡面に近づくように、Ｃクリップを動かし、機械締結部品を再度固定する。なお、背面構造側の穴は稼動域を確保するため、長穴となっている。
【００２７】
鏡面精度の測定と、Ｃクリップを動かすことによる調整を繰り返すことで、鏡面精度を設計値に近づける。
上記調整により鏡面精度が設計値に至った時点で、次に、Ｃクリップ３と背面構造２の間を機械締結したままＣクリップの膨らみ部３ａに接着材を流し込む。
流し込んだ接着材を硬化させることでＣクリップ３と背面構造２を固定する。このようにして、分割ディッシュ１とＣクリップ３と背面構造２の全体を固定する。
なお、接着剤が硬化した時点で、機械締結部品は除去する。
【００２８】
本実施の形態では、上記の方法によって、人工衛星搭載用メンブレンリフレクタの分割ディッシュ１と背面構造２とＣクリップ３を接着することで、人工衛星に搭載するメンブレンリフレクタを製造する。
この方法によれば接着時に発生する内部応力を低減することができ、メンブレンリフレクタの鏡面精度を向上させることができる。これにより、高い鏡面精度を有する大型の人工衛星搭載用メンブレンリフレクタを提供できる。
【００２９】
実施の形態２．
実施の形態１では、背面構造に沿って円形のディッシュの中心を基点として約６０度の角度間隔で扇型の形に分割して、６つの分割ディッシュ１ａ〜１ｆとしたメンブレンリフレクタを製造した。しかしながら、この場合、円形のディッシュの中央領域で形状誤差が発生しやすい傾向がある。そこで実施の形態２では、背面構造２が円形ディッシュの中央領域に配置されない構造とする。
【００３０】
図４はこの発明の実施の形態２に係るメンブレンリフレクタ１０１の背面側の構造を示したものである。
メンブレンリフレクタ１０１は、実施の形態１のときと同様に、反射鏡面を形成する膜状のディッシュ１と、ディッシュ１を反射鏡面の凸面側である非反射鏡面側（背面側）から支持する背面構造２と、ディッシュ１と背面構造２とを結合する複数個のＣクリップ３からなる。
【００３１】
ただし実施の形態２では、分割ディッシュの形状は実施の形態１とは異なり、中央部の６角形の分割ディッシュ１Ａと、この分割ディッシュ１Ａの外側に配置され分割ディッシュ１Ａの６角形の１辺を共通の辺として有する台形と円弧を組み合わせた形状の分割ディッシュ１Ｂ〜１Ｇからなっている。なお、このディッシュの分割は背面構造２の配置に沿って分割されたものである。
このように実施の形態２では、円形のメンブレンリフレクタの中央部分は複数の分割ディッシュに分割されておらず、１つの分割ディッシュ１Ａのみからなる。
【００３２】
一般に円形のディッシュ１は、内部応力の影響によって中央領域から離れた自由端部で理想鏡面からの誤差分布が大きくなる傾向にある。そのため、例えば中央領域のみ高い鏡面精度が要求されるような場合は、実施の形態２に示すように中央部のディッシュは分割しない構造を採るようにすることにより、中央部分の形状の精度を向上させることができる。
【００３３】
このように、ディッシュ１を分割する分割位置は１つに定まるものではなく、要求に応じてその位置を変えることで、個別の要求にも対応した高い鏡面精度を有する大型の人工衛星搭載用メンブレンリフレクタを提供することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  ディッシュ（鏡面部）、１ａ〜１ｆ、１Ａ〜１Ｇ  分割ディッシュ、２  背面構造、３  結合部材（Ｃクリップ）、４  成形型、１００、１０１  メンブレンリフレクタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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