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JP4523974B2 - Artificial satellite - Google Patents
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本発明は、ロケットに搭載して宇宙空間に打ち上げ、地上と通信したり、地球観測を行うことができる人工衛星に関する。 The present invention relates to an artificial satellite that can be mounted on a rocket and launched into outer space to communicate with the ground or perform earth observation.

宇宙開発の草創期には、人工衛星は一つ一つが開発品であり、全ての人工衛星はまったく最初から設計・開発が行われ、ロケットに搭載して打ち上げられていた。そして、当時は、個々のコンポーネントや部品などの打ち上げの実績を見ながら次々に改良が加えられる状態であり、一般の工業製品のように、人工衛星自体やその一部の構成要素を標準化することはできなかった。つまり、一品生産であって、コストの高騰と開発期間の長期化の原因となっていた。 In the early days of space development, each artificial satellite was a developed product, and all the artificial satellites were designed and developed from the very beginning, and were launched onboard rockets. At that time, improvements were made one after another while looking at the launch results of individual components and parts, and standardization of the satellite itself and some of its components, like ordinary industrial products. I couldn't. In other words, it was one-piece production, which caused a rise in costs and a prolonged development period.

1970年代後半になって、通信衛星が人工衛星の主なミッションとしてクローズアップされてきた。通信の需要の高まりや、民間会社が人工衛星を所有する時代となって、多くの通信衛星が打ち上げられるようになった。 In the late 1970s, communication satellites have been highlighted as the main mission of artificial satellites. With the growing demand for communications and the era of private companies owning satellites, many communications satellites have been launched.

通信衛星では、人工衛星に対する要求のうち、バス部分と呼ばれる衛星のシステム部分はほとんど共通のものであったため、このバス部分を共通のものとして設計し、ユーザ毎に異なる要求に応じて機能部分(ミッション機器部分)だけを個別に設計・開発することが可能となった。 In communication satellites, the system part of the satellite called the bus part is almost common among the demands for artificial satellites, so this bus part is designed as a common part, and the functional part ( Only the mission equipment part) can be designed and developed individually.

衛星のバス部分がほぼ標準化されたことによって、人工衛星の開発・製造コストの低減化と開発期間は大幅に短縮されることになり、人工衛星のメーカも、そのユーザも大きな恩恵を受けることができるようになった。この方式は、ヒューズエアクラフト社などが大きな成功を収め、この基本的な考え方が現在に至っている。 The standardization of the bus part of the satellite will greatly reduce the development and manufacturing costs of the satellite and shorten the development period, which will greatly benefit both the satellite manufacturer and its users. I can do it now. This method has been very successful by Hughes Aircraft and others, and this basic concept has now been reached.

従来、個別に設計・製造された人工衛星の例としては、技術試験衛星6型(日本製)が知られている。これはハニカムサンドイッチパネルからなるミッションパネル及びアクセスパネルからなる箱状の構造体に、太陽電池パネル、アンテナモジュール及び通信機器を搭載した人工衛星である(例えば、非特許文献1参照。)。 Conventionally, as an example of an artificial satellite designed and manufactured individually, a technical test satellite 6 (made in Japan) is known. This is an artificial satellite in which a solar cell panel, an antenna module, and a communication device are mounted on a box-shaped structure made of a mission panel and an access panel made of a honeycomb sandwich panel (see Non-Patent Document 1, for example).

また、モジュール型の人工衛星として、衛星のバス部分と呼ばれる共通機器部分を標準化し、衛星のミッション(目的機能部分)のみを注文に応じて製作する例が知られている(例えば、非特許文献2参照。)。 In addition, as a modular artificial satellite, an example is known in which a common device part called a satellite bus part is standardized and only a satellite mission (target function part) is manufactured according to an order (for example, non-patent document). 2).

また、モジュール連結型宇宙構造体及びその姿勢制御方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。モジュール式宇宙船開発方法が知られている(例えば、特許文献2参照。)。モジュール式宇宙船用バックボーンインタフェースが知られている(例えば、特許文献3参照。)。モジュール式宇宙船用構造体が知られている(例えば、特許文献4参照。)。
編者…茂原正道・鳥山芳夫「衛星設計入門」株式会社 培風館、2002年6月13日発行、P.82の図3.6 編者…社団法人 日本航空宇宙学会「航空宇宙工学便覧」発行所、丸善株式会社 平成4年9月30日発行、P.840の表C1.14及びP.841の図C1.22 特開2000−264299号公報の特許請求の範囲 特開平10−226399号公報の特許請求の範囲 特開平10−210057号公報の特許請求の範囲 特開平10−203494号公報の特許請求の範囲
Further, a module-connected space structure and its attitude control method are known (for example, see Patent Document 1). A modular spacecraft development method is known (for example, see Patent Document 2). A modular spacecraft backbone interface is known (see, for example, Patent Document 3). A modular spacecraft structure is known (for example, see Patent Document 4).
Editor: Masamichi Mobara and Yoshio Toriyama “Introduction to Satellite Design” Baifukan Co., Ltd., issued on June 13, 2002 Fig. 3.6 of Fig. 82 Editor: The Japan Aerospace Society “Aerospace Engineering Handbook” publisher, Maruzen Co., Ltd., issued September 30, 1992, p. 840 Table C1.14 and P.I. 841 Figure C1.22 Claims of JP 2000-264299 A Claims of JP-A-10-226399 Claims of JP-A-10-210057 Claims of JP-A-10-203494

前述のような方式によって通信衛星をはじめとした人工衛星のバス部分の標準化を通じて大きな成功があったが、その他の地球観測衛星などを含めて人工衛星一般としてみた場合、人工衛星の機能・性能の要求のバライティの多さから標準化は難しく、一品生産であるため、その開発には大きなコストと開発期間がかかることは変わりがない。 Although there was great success through standardization of the bus part of artificial satellites such as communication satellites by the method described above, the functions and performance of the artificial satellites are considered as general satellites including other earth observation satellites. Standardization is difficult due to the large variety of demands, and since it is a single-product production, its development will take a great deal of cost and development time.

これは、通信衛星の主な搭載物が中継器であり、機能の要求に大差がない状態であるのに対して、一般の人工衛星ではこれよりも大きな電力を使用するレーダやTV放送用の機器類を搭載したりする場合もあり、特別な観測機械を積む人工衛星では姿勢制御系に対する要求が特に厳しくなるものもある。これらの様々な機能要求を持った衛星を開発するには、通信衛星を主な目標として開発された標準化バスは使いずらく、コスト的なメリットが受けられなかった。 This is because the main load of communication satellites is a repeater, and there is not much difference in function requirements, whereas general satellites use radar or TV broadcasts that use higher power. There are cases where equipment is installed, and there are some satellites equipped with special observation machines that have particularly severe requirements for attitude control systems. In order to develop a satellite having these various functional requirements, the standardized bus developed with the communication satellite as the main target is difficult to use, and cost merit was not received.

また、非特許文献1及び2は、構造的に複雑で大型化しており、コンパクトに折り畳むことができないため、小型のロケットに搭載することは不可能である。 In addition, Non-Patent Documents 1 and 2 are structurally complex and large, and cannot be folded compactly, so that they cannot be mounted on a small rocket.

特許文献1〜4は、いずれもモジュール式構造体やモジュール相互の結合構造であって、異なる機能要素を備えた複数のモジュール(パネル)を組み合わせるという技術思想は開示されていない。 Each of Patent Documents 1 to 4 is a modular structure or a coupling structure between modules, and does not disclose a technical idea of combining a plurality of modules (panels) having different functional elements.

本発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、ロケットに搭載して打ち上げ時には折り畳んでコンパクトに構成でき、またユーザの要求に応じて機能、性能及び容量の拡張・縮減が可能であり、コストの低減・開発期間の短縮を図ることができる人工衛星を提供するものである。 The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and the object of the present invention is to be mounted on a rocket and foldable to be compact when launched, and to be expanded in function, performance and capacity according to user requirements.・ Providing artificial satellites that can be reduced, and that can reduce costs and shorten the development period.

本発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、人工衛星に必要な機能要素をそれぞれ備えた複数種類のパネルを備え、各パネルは略同一形状で、かつ、機械的、電気的、及びデータ上のインターフェースが共通化されており、
前記各パネル相互間は、電力および情報を電送可能に構成され、
前記各パネル相互間は、パネル相互をヒンジ機構により回動自在に連結可能に構成されており、
連結された前記各パネルは、ロケットに搭載して打ち上げ時には、積層状態に折り畳み可能で、かつ、打ち上げ後に宇宙空間で展開可能であり、その展開状態は、直角に連結されるパネルを含む状態で、各パネルが平面的又は直角に連結されていることを特徴とする人工衛星組み立てユニットである。
The present invention has been made paying attention to the above circumstances, the purpose of which is provided with a plurality of types of panels each having functional elements required for artificial satellites, each panel having substantially the same shape, and Mechanical, electrical and data interfaces are standardized,
Between each of the panels is configured to be able to transmit power and information,
The panels are configured so that the panels can be pivotably connected to each other by a hinge mechanism .
Each of the connected panels can be folded into a stacked state when mounted on a rocket and launched, and can be deployed in outer space after launch, with the deployed state including panels connected at right angles. The satellite assembly unit is characterized in that each panel is connected in a plane or at a right angle .

請求項2は、請求項1に記載の人工衛星組み立てユニットの各パネルには、それぞれ分散して、人工衛星に必要な特定の機器である、通信機器、CPU,電源、姿勢制御機器、熱制御機器、及びミッション機器から選択された一つの機器が収納され、人工衛星組み立てユニットは、これらパネルの全て或いは一部の集合体であることを特徴とする。
請求項3は、請求項1又は2に記載の人工衛星組み立てユニットの各パネルが、その外表面に太陽電池が装着されていることを特徴とする。
The second aspect of the present invention is a communication device, a CPU, a power supply, an attitude control device, and a thermal control, which are specific devices necessary for the artificial satellite distributed on each panel of the artificial satellite assembly unit according to the first aspect. One device selected from the device and the mission device is stored, and the satellite assembly unit is a collection of all or a part of these panels.
A third aspect of the present invention is characterized in that each panel of the satellite assembly unit according to the first or second aspect has a solar cell mounted on the outer surface thereof.

請求項4は、人工衛星が要求する機能に応じて、請求項1〜3のいずれかに記載の人工衛星組み立てユニットの各パネルを選択し、選択された各パネル相互をヒンジ機構により回動自在に連結し、かつパネル相互を電力および情報を電送可能に接続した人工衛星。   According to a fourth aspect of the present invention, each panel of the artificial satellite assembly unit according to any one of the first to third aspects is selected according to a function required by the artificial satellite, and the selected panels can be rotated by a hinge mechanism. And satellites connected to each other so that power and information can be transmitted between panels.

請求項5は、前記各パネルには、その外表面に太陽電池が装着されており、各パネルの太陽電池で発生した電力を、そのパネル内の機器に使用する、そのパネル内のバッテリーの充電に使用する、又は別のパネルに送るようになっていることを特徴とする請求項3又は4に記載の人工衛星。 According to a fifth aspect of the present invention, a solar cell is mounted on the outer surface of each panel, and electric power generated by the solar cell of each panel is used for equipment in the panel. The artificial satellite according to claim 3 or 4 , wherein the artificial satellite is used for a satellite or sent to another panel.

前記構成によれば、複数枚のパネルがヒンジ機構によって連結されているため、コンパクトに折り畳みでき、ロケットの狭い空間に搭載することができる。また、複数枚のパネルに、ユーザの要求に応じた機器を搭載し、必要なパネルを利用し、パネル数を増減することにより、要求される機能・精度に柔軟に対応することができる。 According to the said structure, since the several panel is connected by the hinge mechanism, it can fold compactly and can be mounted in the narrow space of a rocket. In addition, by mounting a device according to the user's request on a plurality of panels, using the necessary panels, and increasing or decreasing the number of panels, it is possible to flexibly cope with the required functions and accuracy.

また、パネルの外表面に太陽電池パネルを装着することにより、太陽光線を受ける面積を拡大でき、発生電力の向上が図れる。
なお、明細書中には、隣り合うパネル相互が、可撓性を有する熱伝導シートによって連結され、この熱伝導シートは、パネルに搭載された機器と接触している発明が開示されている。この発明によれば、パネル相互を、可撓性を有する熱伝導シートによって連結することにより、各パネルの温度差を極力ゼロに近くすることができる。
Moreover, by mounting the solar cell panel on the outer surface of the panel, the area for receiving sunlight can be increased, and the generated power can be improved.
The specification discloses an invention in which adjacent panels are connected to each other by a heat conductive sheet having flexibility, and the heat conductive sheet is in contact with a device mounted on the panel. According to this invention, the temperature difference of each panel can be made close to zero as much as possible by connecting panels with the heat conductive sheet which has flexibility.

以上説明したように、本発明によれば、人工衛星において、ロケットに搭載して打ち上げ時には折り畳んでコンパクトに構成でき、またユーザの要求に応じて機能の拡張・縮減が可能であり、コストの低減・開発期間の短縮を図ることができる。 As described above, according to the present invention, an artificial satellite can be mounted on a rocket and folded into a compact configuration when launched, and functions can be expanded / reduced according to user requirements, thereby reducing costs.・ The development period can be shortened.

以下、本発明の実施の形態を一例としてレンズを用いて光学的観測をする人工衛星の図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described as an example with reference to drawings of an artificial satellite that performs optical observation using a lens.

図1〜図9は第1の実施形態の人工衛星を示し、図1は展開前の人工衛星の斜視図、図2は展開後の人工衛星の斜視図である。本実施形態においては、略同一サイズの9枚のパネルを後述するヒンジ機構によって折り畳み可能に連結することにより人工衛星1が構成されている。図2の展開状態の人工衛星1について概略的に説明すると、通信パネル2の一端にはミッション機器パネル3が平面的に連結されている。このミッション機器パネル3の他端には第1のCPUパネル4がミッション機器パネル3に対して直角に連結されている。ここで示す人工衛星1の例では、ミッション機器パネル3には、光学的観測をするための装置、例えば焦点距離の長いレンズ等の光学機器が積載されている。 1 to 9 show the artificial satellite of the first embodiment, FIG. 1 is a perspective view of the artificial satellite before deployment, and FIG. 2 is a perspective view of the artificial satellite after deployment. In the present embodiment, the artificial satellite 1 is configured by connecting nine panels of substantially the same size so as to be foldable by a hinge mechanism described later. Referring to FIG. 2, the deployed artificial satellite 1 is schematically described. A mission device panel 3 is connected to one end of the communication panel 2 in a planar manner. A first CPU panel 4 is connected to the other end of the mission equipment panel 3 at a right angle to the mission equipment panel 3. In the example of the artificial satellite 1 shown here, the mission equipment panel 3 is loaded with a device for optical observation, for example, an optical equipment such as a lens having a long focal length.

第1のCPUパネル4の他端には電源パネル5、第1の姿勢制御パネル6及び第2のCPUパネル7がこの順序で平面的に連結されている。また、第2のCPUパネル7の他端にはイメージセンサ・メモリパネル8が第2のCPUパネル7に対して直角に連結されている。 The other end of the first CPU panel 4 is connected to the power source panel 5, the first attitude control panel 6, and the second CPU panel 7 in this order in a planar manner. An image sensor / memory panel 8 is connected to the other end of the second CPU panel 7 at a right angle to the second CPU panel 7.

さらに、イメージセンサ・メモリパネル8の他端には第2の姿勢制御パネル9が平面的に連結されている。そして、イメージセンサ・メモリパネル8及び第2の姿勢制御パネル9は、前記通信パネル2及びミッション機器パネル3と平行状態にある。また、第2の姿勢制御パネル9の一側には第3の姿勢制御パネル10が直角に連結されている。第1、第2、第3の姿勢制御パネル6,9,10は直交する3つの方向を向いており、3つの軸回りの姿勢制御力を発生することができる。従って、人工衛星1は展開時には略コ字形をなしており、各パネル2〜10はジグザグ状に折り畳み、結束紐1aによって結束することにより、図1に示すように、積層されてロケットに搭載できるようになっている。ここで示した人工衛星1が略コ字形をしているのは、ミッション機器パネル3のレンズを通った光をイメージセンサ・メモリパネル8で撮像して光学的観測をするものであるからである。 Further, a second attitude control panel 9 is connected to the other end of the image sensor / memory panel 8 in a planar manner. The image sensor / memory panel 8 and the second attitude control panel 9 are in parallel with the communication panel 2 and the mission equipment panel 3. A third posture control panel 10 is connected to one side of the second posture control panel 9 at a right angle. The first, second, and third attitude control panels 6, 9, and 10 face in three orthogonal directions, and can generate attitude control forces around three axes. Accordingly, the artificial satellite 1 has a substantially U-shape when deployed, and the panels 2 to 10 can be stacked and mounted on the rocket as shown in FIG. 1 by folding them in a zigzag shape and binding them with a binding string 1a. It is like that. The reason why the artificial satellite 1 shown here is substantially U-shaped is that the light passing through the lens of the mission device panel 3 is imaged by the image sensor / memory panel 8 and optically observed. .

各パネル2〜10は、基本的には同一形状、同一サイズであり、一例として第1の姿勢制御パネル6について説明すると、図3〜図9に示すように構成されている。すなわち、軽金属材料あるいはCFRPのような軽量で高強度の複合材料によって形成されたパネル本体11は、平面視で正方形の四隅を三角形状にカットした八角形状をなしている。そして、パネル本体11の四隅には三角形状のコーナーパネル12が結合されている。 Each of the panels 2 to 10 has basically the same shape and the same size, and the first posture control panel 6 will be described as an example as shown in FIGS. That is, the panel main body 11 formed of a light metal material or a lightweight and high-strength composite material such as CFRP has an octagonal shape in which four corners of a square are cut into a triangle shape in plan view. Then, triangular corner panels 12 are coupled to the four corners of the panel body 11.

パネル本体11は、底板13と、周壁を構成する側板14及び蓋板15とによって構成される扁平ボックス形状であり、側板14の四辺には切欠部16が設けられている。また、コーナーパネル12も、底板17と、周壁を構成する側板18及び蓋板19とによって構成される扁平ボックス形状である。そして、コーナーパネル12の底板17と蓋板19がパネル本体11の底板13と蓋板15にそれぞれボルト20によって固定され、パネル本体11に対してコーナーパネル12が連結されている。 The panel main body 11 has a flat box shape constituted by a bottom plate 13, a side plate 14 and a cover plate 15 constituting a peripheral wall, and notches 16 are provided on four sides of the side plate 14. Moreover, the corner panel 12 is also a flat box shape comprised by the baseplate 17, the side plate 18 and the cover plate 19 which comprise a surrounding wall. The bottom plate 17 and the lid plate 19 of the corner panel 12 are fixed to the bottom plate 13 and the lid plate 15 of the panel body 11 by bolts 20, respectively, and the corner panel 12 is connected to the panel body 11.

コーナーパネル12の底板17と側板18との角部にはヒンジ機構を構成する蝶番21aが取付けられ、この蝶番21aによって隣り合うパネル相互を回動自在に連結している。この蝶番21aは付勢ばね等によってパネル相互の連結が展開する方向に付勢されている。なお、蝶番21aに限らず、隣り合うパネル相互を回動自在に連結できるヒンジ機構であればどのような構造のものでもよい。また、蝶番21aと反対側の側板18にはラッチ機構21bが設けられ、パネルを展開したときに、ラッチ機構21bによって展開状態を保持するようになっている。 A hinge 21a constituting a hinge mechanism is attached to a corner portion of the bottom plate 17 and the side plate 18 of the corner panel 12, and adjacent panels are rotatably connected by the hinge 21a. The hinge 21a is urged by a biasing spring or the like in a direction in which the mutual connection of the panels is developed. It should be noted that the structure is not limited to the hinge 21a, and any structure may be used as long as it is a hinge mechanism that can rotatably connect adjacent panels. The side plate 18 on the side opposite to the hinge 21a is provided with a latch mechanism 21b so that when the panel is unfolded, the unfolded state is held by the latch mechanism 21b.

パネル本体11の外表面で太陽光線が当る面、例えば底板13及び蓋板15の外表面には太陽電池パネル22が貼り付けられている。この太陽電池パネル22は、パネル本体11の内部に設置されたバッテリー23に電気的に接続され、バッテリー23にはバッテリー制御部24が設けられている。 A solar cell panel 22 is affixed to the outer surface of the panel main body 11 on which the sunlight rays hit, for example, the outer surfaces of the bottom plate 13 and the cover plate 15. The solar cell panel 22 is electrically connected to a battery 23 installed inside the panel body 11, and the battery 23 is provided with a battery control unit 24.

さらに、パネル本体11の内部には制御器25、LANカード26、無線LANのアンテナ27及び機能要素28が設置され、機能要素28はバッテリー23と電気的に接続されているとともに、制御器25と信号線によって接続されている。機能要素28は、パネルが第1の姿勢制御パネル6である場合には、姿勢制御機器、姿勢を変更するための機器(リアクションホイールという角運動量を保存・放出するデバイス等)であり、通信パネル2である場合には地上との通信用機器であり、各パネル2〜10は機能要素28のみが異なり、他の構成は共通している。
また、隣り合うパネルのパネル本体11は、その内部を通過して切欠部16から導出された可撓性を有するテープ状の熱伝導シート29によって接続されている。この熱伝導シート29は接着剤(図示しない)によってパネル本体11の一部または機器に接着されている。この熱伝導シート29は、高熱伝導性シートであり、各パネル間の温度差を極力「0」に近づけるように機能する。すなわち、各パネルは太陽光線の当り具合や、パネル本体11の内部の制御機器等の放熱等によって温度差が出るが、熱伝導シート29によってパネル相互を接続することにより、温度の高い方のパネルから低いパネルの方へ速やかに熱伝導して全体の温度差を略均一に保つことができる。
Further, a controller 25, a LAN card 26, a wireless LAN antenna 27, and a functional element 28 are installed inside the panel body 11. The functional element 28 is electrically connected to the battery 23, and the controller 25 Connected by signal line. When the panel is the first posture control panel 6, the functional element 28 is a posture control device, a device for changing the posture (a device such as a reaction wheel that stores and releases angular momentum), and a communication panel. 2 is a device for communication with the ground, and the panels 2 to 10 are different only in the functional element 28 and other configurations are common.
Moreover, the panel main body 11 of the adjacent panel is connected by the tape-shaped heat conductive sheet 29 which has the flexibility derived | led-out from the notch part 16 through the inside. The heat conductive sheet 29 is bonded to a part of the panel body 11 or an apparatus with an adhesive (not shown). The heat conductive sheet 29 is a high heat conductive sheet and functions to make the temperature difference between the panels as close to “0” as possible. That is, each panel has a temperature difference due to the contact of sunlight, heat radiation from the control device inside the panel body 11, etc., but by connecting the panels to each other by the heat conductive sheet 29, the panel having the higher temperature Therefore, the entire temperature difference can be kept substantially uniform by conducting heat quickly from the lower panel to the lower panel.

また、人工衛星1全体で熱の発生や熱入力が過剰で、温度が上がりすぎる場合には、パネル本体11にラジエータを設けてもよい。このラジエータによって熱を宇宙空間に逃すことができ、熱伝導シート29においても放熱させることができる。 Further, when the heat generation or heat input is excessive in the entire artificial satellite 1 and the temperature rises too much, a radiator may be provided in the panel body 11. With this radiator, heat can be released to outer space, and the heat conduction sheet 29 can also dissipate heat.

また、逆に熱の発生が少なく、人工衛星1全体の温度が下がりすぎた場合には、従来の衛星と同様にヒータを用い、ヒータの熱を熱伝導シート29によって伝導するようにしてもよい。このように熱伝導シート29によってパネル相互を連絡することにより、各パネル毎にヒータを設ける必要はなく、ヒータ及びその制御器の数を削減できる。 On the other hand, if the generation of heat is small and the temperature of the entire satellite 1 is too low, a heater may be used as in the conventional satellite, and the heat of the heater may be conducted by the heat conductive sheet 29. . Thus, by connecting the panels with each other by the heat conductive sheet 29, it is not necessary to provide a heater for each panel, and the number of heaters and their controllers can be reduced.

さらに、コーナーパネル12の内部には電源コネクタ30及びフレキシブルコード31が内蔵されており、パネル相互の電気的接続は、コーナーパネル12の電源コネクタ30及びフレキシブルコード31を介して接続される。各パネルの太陽電池で発生した電力は、そのパネル内の機器で使用する他、そのパネル内のバッテリーの充電に使われるが、さらに余剰の電力は、この電気的接続を介して電力が不足している別のパネルに送られる。 Further, a power connector 30 and a flexible cord 31 are built in the corner panel 12, and electrical connection between the panels is connected via the power connector 30 and the flexible cord 31 of the corner panel 12. The power generated by the solar cells in each panel is used to charge the batteries in the panel in addition to being used by the devices in the panel, but the surplus power is insufficient for power through this electrical connection. Sent to another panel.

ここで、本発明者が行った熱伝導シート29及び接着剤の熱伝導確認試験について説明する。熱伝導シート29は、品名:PGSグラファイトシート(Panasonic製)、熱伝導率:800W/mK、厚さ0.15mmである。接着剤は、品名:6030HK(テクノアルファ製)、熱伝導率60W/mKである。 Here, the heat conduction confirmation test of the heat conductive sheet 29 and adhesive performed by the present inventor will be described. The heat conductive sheet 29 has a product name: PGS graphite sheet (manufactured by Panasonic), heat conductivity: 800 W / mK, and a thickness of 0.15 mm. The adhesive has a product name: 6030HK (manufactured by Techno Alpha) and a thermal conductivity of 60 W / mK.

パネル間の温度差を最小にするために、熱伝導シートが最も多くの熱量を輸送しなければならない状況(最悪の条件)は、3枚のパネルが直角に接続され、一方のパネルの面は太陽光が直角に入射し、他方のパネルにはまったく太陽光が入射しない場合である。 In order to minimize the temperature difference between the panels, the situation where the heat transfer sheet has to transport the most heat (worst condition) is that three panels are connected at right angles, the surface of one panel being This is a case where sunlight is incident at right angles and no sunlight is incident on the other panel.

このようなコンフィギュレーションにおいて、熱伝導シートによって輸送せねばならない熱量Qは最悪のケースで、
Q=WsS
=1358×0.3×0.3=120[W]……(1)式
と見積もることができる。Wsは太陽定数、Sはパネルの面積である。パネル間熱輸送は、
・ 熱伝導シートを通る熱の流れ
・ 接着剤を通る熱の流れ
によって行われる。それぞれの熱の流れにおいて、(1)式の120Wを輸送するために必要な温度差について評価したところ、表1及び表2の結果が得られた。

Figure 0004523974
In such a configuration, the amount of heat Q that must be transported by the heat conductive sheet is the worst case,
Q = WsS
= 1358 × 0.3 × 0.3 = 120 [W] (Equation (1)). Ws is the solar constant, and S is the area of the panel. The heat transfer between panels is
• Heat flow through the heat transfer sheet • Heat flow through the adhesive. When the temperature difference necessary for transporting 120 W of the formula (1) in each heat flow was evaluated, the results shown in Table 1 and Table 2 were obtained.
Figure 0004523974

Figure 0004523974
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表1及び表2から分かるように、パネル本体→接着剤→熱伝導シート→接着剤→パネル本体、の順に隣り合うパネルに熱が流れるとしてパネル間の温度差は約5℃となり、温度均一性が実現できると考えられる。 As can be seen from Tables 1 and 2, the temperature difference between the panels is about 5 ° C, assuming that heat flows to the adjacent panels in the order of the panel body → adhesive → thermal conductive sheet → adhesive → panel body. Can be realized.

図10は熱伝導シートの適用方法に関する第2の実施形態を示し、第1の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施形態は、パネル本体11の内部に設置された搭載機器32以外の空間にアルミニウムハニカムパネル33を設けるとともに、搭載機器32の上面に熱伝導シート29を接合して設けたものである。 FIG. 10 shows a second embodiment relating to the application method of the heat conductive sheet, and the same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals and the description thereof is omitted. In the present embodiment, an aluminum honeycomb panel 33 is provided in a space other than the mounted device 32 installed inside the panel body 11, and a heat conductive sheet 29 is bonded to the upper surface of the mounted device 32.

アルミニウムハニカムパネル33によってパネル本体11の厚み方向の温度の不均一を防止することができる。また、搭載機器32の上面に熱伝導シート29を接合した状態で、パネル本体11の内部を熱伝導シート29によって通過させることにより、搭載機器32から発生する熱を熱伝導シート29によって隣り合うパネルに熱伝導でき、温度差を少なくすることができる。 The aluminum honeycomb panel 33 can prevent temperature unevenness in the thickness direction of the panel body 11. Further, by passing the inside of the panel body 11 through the heat conductive sheet 29 in a state where the heat conductive sheet 29 is bonded to the upper surface of the mounted device 32, the heat generated from the mounted device 32 is adjacent to the panel by the heat conductive sheet 29. Heat conduction, and the temperature difference can be reduced.

第1及び第2の実施形態に示す、人工衛星1は、図1に示すようにコンパクトに折り畳んだ状態で、図11に示すようなロケット34に搭載される。図11に示すロケット34は、ロケット本体35の下部にメインエンジン36及び推力増強固定燃料ロケットモータ37が設けられている。ロケット本体35の中間には各種燃料タンク38及び第2段エンジン39が設けられている。ロケット本体35の上部には搭載物接続構造体40がノーズフェアリング41によって囲撓された状態に設けられている。そして、搭載物接続構造体40の上部空間42に人工衛星1が搭載される。あるいは図11に示すように、ロケットが十分に大きい時には、非常に大きな人工衛星を打ち上げるついでに、搭載物接続構造40の脇などに第2番目あるいは第3番目として搭載することができる。この人工衛星1はスプリング等の反発力によってノーズフェアリング41の分割の後、ロケットエンジンの燃焼終了後に宇宙空間に放出され、人工衛星1は図2に示すように、展開されるようになっている。 The artificial satellite 1 shown in the first and second embodiments is mounted on a rocket 34 as shown in FIG. 11 in a compactly folded state as shown in FIG. The rocket 34 shown in FIG. 11 is provided with a main engine 36 and a thrust-enhanced fixed fuel rocket motor 37 at the lower part of the rocket body 35. Various fuel tanks 38 and a second stage engine 39 are provided in the middle of the rocket body 35. On the upper part of the rocket body 35, a load connection structure 40 is provided in a state of being surrounded by a nose fairing 41. Then, the artificial satellite 1 is mounted in the upper space 42 of the mounted object connection structure 40. Alternatively, as shown in FIG. 11, when a rocket is sufficiently large, a very large artificial satellite can be launched, and then mounted on the side of the load connection structure 40 as the second or third. The artificial satellite 1 is split into the nose fairing 41 by the repulsive force of a spring or the like, and then released into space after the combustion of the rocket engine, and the artificial satellite 1 is deployed as shown in FIG. Yes.

なお、前記実施形態においては、複数枚の矩形状のパネルをヒンジ機構によって回動自在に連結し、ロケットに搭載して打ち上げ時には折り畳み可能で、打ち上げ後、宇宙空間で展開可能に構成したが、パネルの形状及び枚数は一例を示したものであり、限定されるものではなく、展開状態の形態もパネルの枚数の増減や接続の仕方によって変化するものである。どの機能を持つパネルを使用するか、また、パネルに搭載する機器も、ユーザの要求によって適宜変更可能であり、前述した実施形態に限定されるものではない。 In the above embodiment, a plurality of rectangular panels are rotatably connected by a hinge mechanism, mounted on a rocket and foldable at the time of launch, and configured to be deployable in outer space after launch. The shape and the number of the panels are merely examples, and are not limited. The form of the unfolded state also changes depending on the increase / decrease of the number of panels and the manner of connection. Which function panel is used and the device mounted on the panel can be changed as appropriate according to the user's request, and is not limited to the above-described embodiment.

本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(a)低コスト、信頼性の向上
基本機能を持ったパネルを大量生産することにより、1枚のパネルの低コスト化、信頼性の向上を図ることができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(A) Improvement of low cost and reliability By mass-producing panels having basic functions, it is possible to reduce the cost and improve the reliability of a single panel.

(b)開発の簡素化
各パネルは、機能は異なっても機械的、電気的、及びデータ上のインタフェースが共通化されているため、製造時の検査か地上試験において検査装置や検査手順の大幅な共通化が可能となる。特に、検査装置の共通化はコストや開発期間の短縮に貢献する。
(B) Simplification of development Each panel has a common mechanical, electrical, and data interface even though it has different functions. Can be shared. In particular, standardization of inspection equipment contributes to cost and development time reduction.

(c)開発作業への小規模企業の参入の促進
インタフェースの共通化はパネル内部にも言うことができる。搭載機器部(機能要素28)が人工衛星内部で接するインタフェースは、今回の考案では標準化されているため、機能要素28を開発する際の条件が予め統一されているので設計目標が立てやすい。従来型の人工衛星の開発では、機能要素28が多種多様にあって、それぞれが相互にインタフェースを形成するために、全ての機器を同時に開発することも多く、機能要素28を開発するための総合力のある大企業にしか取り組むことが難しかった。
(C) The common interface for promoting the entry of small-scale companies into development work can also be said inside the panel. The interface with which the on-board equipment unit (functional element 28) contacts in the artificial satellite is standardized in the present invention, so the conditions for developing the functional element 28 are standardized in advance, making it easy to set a design target. In the development of conventional artificial satellites, there are a wide variety of functional elements 28, and in order to form an interface with each other, all devices are often developed at the same time. It was difficult to tackle only powerful big companies.

しかし、内部的なインタフェースがある程度確定していれば、個別の技術に特化した企業が機能要素28を開発するのが容易である。 However, if the internal interface is determined to some extent, it is easy for a company specialized in individual technology to develop the functional element 28.

(d)形状の自由度の増加
従来の小さい人工衛星では、展開構造物を搭載することが難しく、今回の実施形態のように長い焦点距離を必要とするような目的を持つ人工衛星を製作することが難しかった。しかし、パネルの展開により人工衛星本体の形状が広がりを持つようにすることができるため、従来の小型衛星では幾何学的に制約があったミッションを達成することが可能である。
(D) Increasing the degree of freedom of the shape In the conventional small artificial satellite, it is difficult to mount the deployment structure, and the artificial satellite having the purpose of requiring a long focal length as in the present embodiment is manufactured. It was difficult. However, since the shape of the artificial satellite body can be widened by deploying the panel, it is possible to achieve a mission that is geometrically limited in conventional small satellites.

本発明の第1の実施形態の人工衛星を示し、展開前の斜視図。The artificial satellite of the 1st Embodiment of this invention is shown, and the perspective view before expansion | deployment. 同実施形態の人工衛星を示し、展開状態の斜視図。The artificial satellite of the embodiment is shown and the perspective view of the unfolded state. 同実施形態のパネルの概略的な平面図。The schematic plan view of the panel of the embodiment. 同実施形態のパネルの折り畳み形態を示す斜視図。The perspective view which shows the folding form of the panel of the embodiment. 同実施形態を示し、パネルの内部構造を示す斜視図。The perspective view which shows the same embodiment and shows the internal structure of a panel. 同実施形態を示し、パネルの分解斜視図。The exploded perspective view of a panel which shows the embodiment. 同実施形態を示し、コーナーパネルの斜視図。The perspective view of the corner panel which shows the same embodiment. 同実施形態を示し、コーナーパネルの斜視図。The perspective view of the corner panel which shows the same embodiment. 同実施形態を示し、コーナーパネルの内部構造を示す斜視図。The perspective view which shows the same embodiment and shows the internal structure of a corner panel. 本発明の第2の実施形態を示し、(a)は概略的な平面図、(b)は縦断側面図。The 2nd Embodiment of this invention is shown, (a) is a schematic top view, (b) is a vertical side view. ロケットに人工衛星を搭載した状態の図。The figure of the state where the satellite is mounted on the rocket.

符号の説明Explanation of symbols

1…人工衛星
2〜10…パネル
11…パネル本体
12…コーナーパネル
21a…蝶番(ヒンジ機構)
22…太陽電池パネル
23…バッテリー
25…制御器
29…熱伝導シート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Artificial satellite 2-10 ... Panel 11 ... Panel main body 12 ... Corner panel 21a ... Hinge (hinge mechanism)
22 ... solar cell panel 23 ... battery 25 ... controller 29 ... heat conduction sheet

Claims (5)

人工衛星に必要な機能要素をそれぞれ備えた複数種類のパネルを備え、各パネルは略同一形状で、かつ、機械的、電気的、及びデータ上のインターフェースが共通化されており、
前記各パネル相互間は、電力および情報を電送可能に構成され、
前記各パネル相互間は、パネル相互をヒンジ機構により回動自在に連結可能に構成されており、
連結された前記各パネルは、ロケットに搭載して打ち上げ時には、積層状態に折り畳み可能で、かつ、打ち上げ後に宇宙空間で展開可能であり、その展開状態は、直角に連結されるパネルを含む状態で、各パネルが平面的又は直角に連結されていることを特徴とする人工衛星組み立てユニット。
Equipped with multiple types of panels each equipped with the functional elements necessary for satellites, each panel has approximately the same shape, and mechanical, electrical, and data interfaces are shared,
Between each of the panels is configured to be able to transmit power and information,
The panels are configured so that the panels can be pivotably connected to each other by a hinge mechanism .
Each of the connected panels can be folded into a stacked state when mounted on a rocket and launched, and can be deployed in outer space after launch, with the deployed state including panels connected at right angles. The satellite assembly unit characterized in that each panel is connected in a plane or at a right angle .
各パネルには、それぞれ分散して、人工衛星に必要な特定の機器である、通信機器、CPU,電源、姿勢制御機器、熱制御機器、及びミッション機器から選択された一つの機器が収納され、人工衛星組み立てユニットは、これらパネルの全て或いは一部の集合体であることを特徴とする請求項1に記載の人工衛星組み立てユニット。 Each panel is distributed and contains one device selected from communication devices, CPUs, power supplies, attitude control devices, thermal control devices, and mission devices, which are specific devices required for the satellite, The artificial satellite assembly unit according to claim 1, wherein the artificial satellite assembly unit is an aggregate of all or a part of these panels. 各パネルは、その外表面に太陽電池が装着されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の人工衛星組み立てユニット。 The satellite assembly unit according to claim 1 or 2, wherein each panel has a solar cell mounted on an outer surface thereof. 人工衛星が要求する機能に応じて、請求項1〜3のいずれかに記載の人工衛星組み立てユニットの各パネルを選択し、選択された各パネル相互をヒンジ機構により回動自在に連結し、かつパネル相互を電力および情報を電送可能に接続されたことを特徴とする人工衛星。 According to the function required by the satellite, each panel of the satellite assembly unit according to any one of claims 1 to 3 is selected, the selected panels are connected to each other by a hinge mechanism, and An artificial satellite characterized in that the panels are connected to each other so that power and information can be transmitted. 前記各パネルには、その外表面に太陽電池が装着されており、各パネルの太陽電池で発生した電力を、そのパネル内の機器に使用する、そのパネル内のバッテリーの充電に使用する、又は別のパネルに送るようになっていることを特徴とする請求項3又は4に記載の人工衛星。 Each panel has a solar cell mounted on its outer surface, and the power generated by the solar cell of each panel is used for equipment in the panel, used for charging the battery in the panel, or The artificial satellite according to claim 3 or 4 , wherein the satellite is sent to another panel.
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