(57)【要約】【課題】  リアクションホイールの動作により生じる微小擾乱を抑制する。    【解決手段】  人工衛星が備える衛星機器搭載パネルにリアクションホイールを搭載する衛星機器搭載構造であって、切欠きが形成された衛星機器搭載パネルと、前記衛星機器搭載パネルに固定されるとともに前記リアクションホイールの一部が前記切欠きに挿入されるように前記リアクションホイールを保持する保持具と、を備えるようにした。また、保持具の任意の位置にリアクションホイールを搭載可能とした。機器搭載パネルとリアクションホイールの重心位置との距離を短く、かつ、変更可能としたことにより、構造外乱の抑制を可能となり、かつ、任意の構造共振に調整可能とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工衛星が備える衛星機器搭載パネルに衛星機器を搭載する衛星機器搭載構造であって、
切欠きが形成された衛星機器搭載パネルと、
前記衛星機器搭載パネルに固定されるとともに、前記衛星機器の一部が前記切欠きに挿入されて前記衛星機器を保持する保持部材と、
を備えることを特徴とする衛星機器搭載構造。
【請求項２】
前記衛星機器はリアクションホイールであり、
前記保持部材は前記衛星機器搭載パネルの面に対して所定の角度傾斜した傾斜部を備え、前記リアクションホイールは前記傾斜部に保持されることを特徴とする請求項１記載の衛星機器搭載構造。
【請求項３】
前記保持部材は前記傾斜部に機器固定用の複数の固定穴を備え、
前記リアクションホイールは、いずれかの前記固定穴を用いて前記傾斜部に調整可能にネジ固定されることを特徴とする請求項２記載の衛星機器搭載構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星の構体に対して衛星機器を搭載する衛星機器搭載構造に関するものである。より詳しくは、衛星の姿勢制御を行うリアクションホイールの搭載に適した衛星機器搭載構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
衛星に搭載する光学観測機器や高指向性アンテナなどの搭載機器には、軌道上において高い指向精度が要求されている。軌道上では、太陽電池パネルなどの指向方向を制御するために、常に、衛星全体の姿勢制御が行われている。姿勢制御を行うことで微小な振動が生ずるが、この微小振動は衛星構体を介して、高い指向精度が要求されるこれらの衛星搭載機器に伝達される。
人工衛星の姿勢制御は、例えばリアクションホイールにより制御される。しかしながらこのリアクションホイールはモータの回転により微小擾乱を発生し、微小振動が搭載機器に伝達されて衛星搭載機器の指向精度劣化の原因となっている。
従来、軌道上での人工衛星構体等で発生する振動等のダイナミックな外乱を吸収するための支持マウントの技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２１３５９６号公報
【０００４】
リアクションホイールで発生する振動を抑制するため、機器搭載構造の剛性を補強し、また、構造外乱を抑制する構造外乱抑制装置を設けるなどの対策が考えられる。しかしながら、このような対策の場合、剛性補強に必要な構造部材および構造外乱抑制装置の追加が必要となり、衛星全体の質量及びコストが増加するという課題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は係る課題を解決するためになされたもので、剛性補強に必要な構造部材および構造外乱抑制装置等を追加することなく、人工衛星の構造外乱を抑制可能な衛星機器搭載構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の衛星機器搭載構造は、人工衛星が備える衛星機器搭載パネルに衛星機器を搭載する衛星機器搭載構造であって、切欠きが形成された衛星機器搭載パネルと、前記衛星機器搭載パネルに固定されるとともに前記衛星機器の一部が前記切欠きに挿入されるように前記衛星機器を保持する保持部材とを備えるようにした。
【発明の効果】
【０００７】
この発明による衛星機器搭載構造によれば、剛性補強に必要な構造部材および構造外乱抑制装置等を追加することなく、人工衛星の構造外乱を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図６は、従来の人工衛星の姿勢制御装置におけるアクチュエータとなるホイール構成の一例を示す図である。図６において、１１１はモーメンタムホイール、１１２〜１１４はリアクションホイールである。モーメンタムホイール１１１の働きは、人工衛星にｘ軸方向の角運動量をもたせることであり、この角運動量により人工衛星の姿勢をある程度受動的に保つことができる。リアクションホイール１１２は、その回転軸がｘｙ面内にあってｘ軸からθ１だけ傾けて保持される。リアクションホイール１１２は、その回転軸がｘ軸に対してθ１、ｙ軸に対してθ２傾けて保持される。また、リアクションホイール１１４は、その回転軸がｘ軸に対してθ１、ｙ軸に対してθ３傾けて保持される。これら３つのリアクションホイール１１２〜１１４とモーメンタムホイール１１１の４ つのホイールで冗長系を構成して人工衛星の姿勢制御を行っている。
【０００９】
図５は、リアクションホイール１１２を機器搭載パネル１２０に搭載した衛星機器搭載構造の一例である。図５（ａ）はリアクションホイール１１２を斜め後方から見た後方斜視図、図５（ｂ）はリアクションホイール１１２を後方から見た後方図である。リアクションホイール１１２は、機器搭載パネル１２０の上面に対して所定の角度傾けて保持する必要がある。このため、従来、傾斜部を有する支持台１２１を用い、支持台１２１の傾斜部にリアクションホイール１１２を固定し、支持台１２１の底面を機器搭載パネル１２０の上面に固定するようにしていた。しかしながらこの場合、リアクションホイール１１２の重心位置は機器搭載パネル１２０の面位置に対して距離（オフセット距離）をもった高い位置にくるため、衛星の姿勢制御時、すなわちリアクションホイールのモータが回転したときには、より大きな振動が搭載機器に伝達されることとなる。この振動を抑制するため衛星機器搭載構造の剛性を補強すると、衛星全体の質量及びコストが増加してしまう。
【００１０】
次に、図を参照しながら、本実施の形態に係る衛星機器搭載構造を説明する。図１〜３は、この発明の実施の形態１に係る衛星機器搭載構造を示す図である。図１は本実施の形態の衛星機器搭載構造における搭載時のリアクションホイール３を斜め後方から見た後方斜視図、図２は搭載時のリアクションホイール３を横方向から見た横断面図、図３は搭載時のリアクションホイール３を後方向から見た後方図である。なお、リアクションホイールは衛星機器の一例である。
【００１１】
図１〜３において、リアクションホイール２を搭載する機器搭載パネル１は切欠き部３を備えている。切欠き部３は、図２に示すように、機器搭載パネル１の上下を貫通するように設けられた穴であるが、あるいは、機器搭載パネル１の上面に設けられた窪みであってもよい。また、切欠き部３は、機器搭載パネル１の上下を、後で述べる機器インターフェース金具４の傾斜に合わせて、斜めに貫通するように設けてもよい。
機器インターフェース金具４は機器搭載パネル１を上下方向から挟む構造を備えており、接着剤により、あるいはネジ止めにより機器搭載パネル１を上下方向から挟むように固定される。機器インターフェース金具４は、機器搭載パネル１の上面に対して傾斜した傾斜部を備える。この傾斜部の傾斜角は、リアクションホイールの使用条件等に基づき設定される。なお、この機器インターフェース金具は保持部材の一例である。
リアクションホイール２はこの機器搭載パネル１に設けられた切欠き部３に挿入され、リアクションホイール２の背面を機器インターフェース金具４の傾斜部に合わせてネジ固定される。
【００１２】
図２にリアクションホイール２の重心位置５を示す。機器搭載パネル１に切欠き部３を設け、リアクションホイール２の一部をこの切欠き部３に挿入するようにして傾斜状態で保持するようにした。これにより、リアクションホイール２の重心位置５は図５で示した従来構造に比べ、機器搭載パネル１の面に近い位置とすることができる。図２において示したオフセット距離６（機器搭載パネル１の面とリアクションホイール２の重心位置５との高さ方向の距離）を短くすることができる。このように本実施の形態では、リアクションホイールの高さ方向の重心位置を、従来より機器搭載パネル面に近づけることができる。
【００１３】
図４は、機器搭載パネル１に３個のリアクションホイール２（２ａ、２ｂ、２ｃ）を搭載した搭載例である。３個のリアクションホイール２は各々機器インターフェース金具４に保持され、機器搭載パネル１に設けられた切欠き部３に挿入されて、各々異なる角度で機器搭載パネル１に搭載される。衛星はリアクションホイールにより姿勢制御を行う。
【００１４】
このように実施の形態１では、機器搭載パネル１に切欠き部３を設け、傾斜角をもって搭載されるリアクションホイール２をこの切欠き部３に挿入する構造にしたことで、リアクションホイールの重心位置を機器搭載パネル１に近づけることができる。これにより衛星の姿勢制御を行う際、リアクションホイールのモータを回転することにより生ずる振動を小さくして、例えば画像取得装置などの衛星搭載機器への影響を抑えることができる。
【００１５】
実施の形態２．
次に実施の形態２について説明する。実施の形態１では、機器搭載パネル１に設けた切欠き部３にリアクションホイールを挿入することによりリアクションホイールの重心位置を機器搭載パネル１に近づけて振動自体を小さくするようにしたが、これによっても振動をゼロとすることはできない。実施の形態２では、この振動（構造共振）の周波数を移動させ、例えばこの構造共振の周波数を構造外乱励起発生され易い周波数帯から離れた周波数帯域に積極的に移動させることにより、画像取得装置などの衛星搭載機器への影響を抑えるようにする。
【００１６】
本実施の形態ではリアクションホイール２を機器インターフェース金具４へ搭載する搭載位置を調整する。具体的には、機器搭載パネル１に対するリアクションホイール２の高さ位置を調整することで、機器搭載パネル１の位置に対するリアクションホイールの重心位置を変更する。これにより、リアクションホイール動作時に生じる振動（構造共振）の周波数を、画像取得装置などの衛星搭載機器に影響がある周波数範囲外に移動させることができる。振動（構造共振）自体をゼロとすることはできないが衛星搭載機器への影響を抑えることができる。
【００１７】
実施の形態３．
次に、実施の形態３について図３を用いて説明する。本実施の形態では、機器インターフェース金具４の傾斜部に、リアクションホイールをネジ固定するための複数の固定用穴７を設ける。
リアクションホイール２を搭載する際は複数個の穴の中で所望の固定穴７を選択し、選択した固定穴７を使用して、リアクションホイール２を機器インターフェース金具４の傾斜部に搭載する。
【００１８】
これにより、簡易な操作により、機器搭載パネル１の位置に対するリアクションホイールの重心位置を調整することが可能となる。リアクションホイールの重心位置の調整が簡易な操作でできることから、リアクションホイール動作時に生じる振動（構造共振）の影響を試験段階で取得し、その結果に基づき構造共振周波数を画像取得装置などの衛星搭載機器に影響がある周波数範囲外とするような調整が、容易にできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明に係る実施の形態１の衛星機器搭載構造を示す図で、搭載時のリアクションホイールを斜め後方からの見た後方斜視図である。
【図２】この発明に係る実施の形態１の衛星機器搭載構造を示す図で、搭載時のリアクションホイールを横から見た横断面図である。
【図３】この発明に係る実施の形態１の衛星機器搭載構造を示す図で、搭載時のリアクションホイールを斜め後方からの見た後方斜視図である。
【図４】この発明に係る実施の形態１のリアクションホイールの搭載例である。
【図５】従来の衛星機器搭載構造を示す図である。
【図６】従来の衛星姿勢制御装置におけるホイール構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  機器搭載パネル、２  リアクションホイール、３  切欠き部、４  機器インターフェース金具、５  リアクションホイール２の重心位置、６  オフセット距離、７  固定用穴、１１２  リアクションホイール、１２０  機器搭載パネル、１２１  支持台
【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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