テンドン補強した支持構造を持つ超軽量大型展開アンテナの試作による設計手法の検証

摘要

NTT has been investigating an ultra-lightweight and large onboard antenna reflector, which is 20m in diameter and less than 100kg for use in the next generation broadband mobile satellite communication system. The key technologies for the antenna are a tendon reinforced support structure and a cable network structure that forms reflector surface. The support structure gives tensile force to the cable network to form designed parabolic shape. The support structure is so designed to bear up the reactive force from the cable network by applying tendon cable to avoid compression buckling with ultra light weight framework. Even with the tendon reinforcement under the tensile force, it is inevitable the large deformation of the ultra lightweight structure that degrades accuracy of reflector form, we designed the cable network insensitive to the support displacement to keep accuracy by arranging the cable stiffness precisely. A 1/5 scale model was fabricated and evaluated and the design method of the proposed structure is validated.%NTTでは，次世代ブロードバンド移動体衛星通信サービスを提供するため，開口径20m，質量100kg以下の超軽量大形衛星搭載アンテナ反射鏡構造実現のための検討を進めている．本反射鏡構造の要となる部分は，展開支持構造と反射鏡面を形成するケーブルネットワーク構造である．展開支持構造は電波反射面を形成するケーブルネットワーク構造に張力を付与して適正な反射面形状を形成する役割を担うため，ケーブルネットワーク構造から反力に耐える強度を持ち，かつ軽量な構造とする必要がある．筆者らは，テンドンを配置して部材の座屈を抑制することで，圧縮負荷に対する強度を高めて軽量化した．また，展開支持構造の軽量化により，部材の変形が大きくなり，形状精度劣化が避けられない．そのため，支持構造の変形に対する電波反射面の変形感度を抑えるようにケーブル剛性を配置することで，反射面形状精度を維持する高精度ケーブルネットワーク構造を提案した．本報告では，1／5スケールモデルを試作し，支持構造が従来不可能であった座屈荷重を超えた圧縮負荷に耐え，軽量な構造で強度を維持可能なことを確認した．また，支持構造の変形を考慮してケーブルネットワーク構造を設計することで，高精度の反射面形状が形成できることを確認した．