JPH06127500A - 二重落下カプセルのスラスタ制御方法及びその装置 - Google Patents
二重落下カプセルのスラスタ制御方法及びその装置Info
- Publication number
- JPH06127500A JPH06127500A JP4284437A JP28443792A JPH06127500A JP H06127500 A JPH06127500 A JP H06127500A JP 4284437 A JP4284437 A JP 4284437A JP 28443792 A JP28443792 A JP 28443792A JP H06127500 A JPH06127500 A JP H06127500A
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- capsule
- thruster
- double
- thrust
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単な機構によってスラスタを適切に制御
し、内部カプセルと外部カプセルとの接触を防ぐ。 【構成】 落下する二重カプセルで内部カプセル３との
所定の相対位置を保持すべく外部カプセル７に設けられ
たスラスタ１を駆動制御するための装置において、所定
の相対位置を保持出来るような推力の経時変化パターン
信号を発生するパターン発生器２１と、パターン発生器
２１の信号によりスラスタ１を駆動させる駆動手段２２
とを備える。
し、内部カプセルと外部カプセルとの接触を防ぐ。 【構成】 落下する二重カプセルで内部カプセル３との
所定の相対位置を保持すべく外部カプセル７に設けられ
たスラスタ１を駆動制御するための装置において、所定
の相対位置を保持出来るような推力の経時変化パターン
信号を発生するパターン発生器２１と、パターン発生器
２１の信号によりスラスタ１を駆動させる駆動手段２２
とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、地上で微小重力実験を
行うために実験用機器・装置を搭載して立坑内などで落
下される二重落下カプセルのスラスタ制御方法及びその
装置に関するものである。
行うために実験用機器・装置を搭載して立坑内などで落
下される二重落下カプセルのスラスタ制御方法及びその
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４に示すように、二重落下カプセル
は、スラスタ１を有したスラスタモジュール２と、内部
カプセル３を遊離可能に内蔵するペイロードモジュール
４と、電源バッテリー５等を備えたバスモジュール６と
で構成されている。スラスタ１は、落下の際に外部カプ
セル７に空気抵抗が働いて、内部カプセル３との速度差
が生じるのを抑えるためのものであって、ガス（エア）
を収納した気蓄器８と、そのガスを噴射させる多数のノ
ズル９とで成り、これらを結ぶ配管１０に設けられた電
磁弁１１が開閉されて推力が調節されるようになってい
る。
は、スラスタ１を有したスラスタモジュール２と、内部
カプセル３を遊離可能に内蔵するペイロードモジュール
４と、電源バッテリー５等を備えたバスモジュール６と
で構成されている。スラスタ１は、落下の際に外部カプ
セル７に空気抵抗が働いて、内部カプセル３との速度差
が生じるのを抑えるためのものであって、ガス（エア）
を収納した気蓄器８と、そのガスを噴射させる多数のノ
ズル９とで成り、これらを結ぶ配管１０に設けられた電
磁弁１１が開閉されて推力が調節されるようになってい
る。
【０００３】内部カプセル３には実験装置ラック１２が
設けられ、ペイロードモジュール４の上部内壁に切り離
し機構（電磁石）１３を介して支承されている。そして
微小重力を得るに際しては、全モジュール２，４，６を
一体的に落下させると共に、ペイロードモジュール４内
を真空に保持して、内部カプセル３に外乱を与えないよ
うになっている。
設けられ、ペイロードモジュール４の上部内壁に切り離
し機構（電磁石）１３を介して支承されている。そして
微小重力を得るに際しては、全モジュール２，４，６を
一体的に落下させると共に、ペイロードモジュール４内
を真空に保持して、内部カプセル３に外乱を与えないよ
うになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記スラスタ
１の駆動に際しては、空気抵抗が速度により変化するた
めに、これに応じた推力の制御を行って、内部カプセル
３がペイロードモジュール４の内壁に接触するのを防止
する必要がある。このため距離検出器（赤外線センサ
ー）１４により内外カプセルの相対的な位置を検出する
ほか、相対速度及び相対加速度等の様々なファクタから
適切な推力（作動ノズル数）を演算しフィードバック制
御するための大規模なコントローラ（図示せず）が必要
であるという問題があった。すなわちスペース、重量、
コスト、信頼性等の改善を図る上での障害になってい
た。
１の駆動に際しては、空気抵抗が速度により変化するた
めに、これに応じた推力の制御を行って、内部カプセル
３がペイロードモジュール４の内壁に接触するのを防止
する必要がある。このため距離検出器（赤外線センサ
ー）１４により内外カプセルの相対的な位置を検出する
ほか、相対速度及び相対加速度等の様々なファクタから
適切な推力（作動ノズル数）を演算しフィードバック制
御するための大規模なコントローラ（図示せず）が必要
であるという問題があった。すなわちスペース、重量、
コスト、信頼性等の改善を図る上での障害になってい
た。
【０００５】そこで本発明は、上記事情に鑑み、簡単な
機構によってスラスタを適切に制御できる二重落下カプ
セルのスラスタ制御方法及びその装置を提供すべく創案
されたものである。
機構によってスラスタを適切に制御できる二重落下カプ
セルのスラスタ制御方法及びその装置を提供すべく創案
されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、落下する二重
カプセルで内部カプセルとの所定の相対位置を保持させ
るように、外部カプセルにスラスタにより空気抵抗に相
応する推力を与えるに際して、所定の相対位置を保持出
来るような推力の経時変化パターンを予め求めておき、
そのパターンに従ってスラスタを駆動させるものであ
る。
カプセルで内部カプセルとの所定の相対位置を保持させ
るように、外部カプセルにスラスタにより空気抵抗に相
応する推力を与えるに際して、所定の相対位置を保持出
来るような推力の経時変化パターンを予め求めておき、
そのパターンに従ってスラスタを駆動させるものであ
る。
【０００７】また本発明は、上記方法を実施するための
装置であって、落下する二重カプセルで内部カプセルと
の所定の相対位置を保持すべく外部カプセルに設けられ
たスラスタを駆動制御するための装置において、所定の
相対位置を保持出来るような推力の経時変化パターン信
号を発生するパターン発生器と、パターン発生器の信号
によりスラスタを駆動させる駆動手段とを備えたもので
ある。
装置であって、落下する二重カプセルで内部カプセルと
の所定の相対位置を保持すべく外部カプセルに設けられ
たスラスタを駆動制御するための装置において、所定の
相対位置を保持出来るような推力の経時変化パターン信
号を発生するパターン発生器と、パターン発生器の信号
によりスラスタを駆動させる駆動手段とを備えたもので
ある。
【０００８】
【作用】上記方法によって、スラスタは、経時変化パタ
ーンに従うことで、速度によって変化する空気抵抗に相
応する噴射圧力を以て、外部カプセルに推力を与える。
外部カプセルは、重力及び与えられた推力により落下し
て、内部カプセルとの所定の相対位置を保持する。
ーンに従うことで、速度によって変化する空気抵抗に相
応する噴射圧力を以て、外部カプセルに推力を与える。
外部カプセルは、重力及び与えられた推力により落下し
て、内部カプセルとの所定の相対位置を保持する。
【０００９】上記構成によって、パターン発生器は駆動
手段に推力の経時変化パターン信号を発生する。駆動手
段は、このによりスラスタを駆動させて、外部カプセル
と内部カプセルとの所定の相対位置を保持させる。
手段に推力の経時変化パターン信号を発生する。駆動手
段は、このによりスラスタを駆動させて、外部カプセル
と内部カプセルとの所定の相対位置を保持させる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。
明する。
【００１１】まず図１によって、本発明に係わる二重落
下カプセルのスラスタ制御装置の一実施例を説明する。
このスラスタ制御装置は、スラスタ１による推力の経時
変化パターン信号を発生するパターン発生器２１と、そ
の信号によりスラスタ１を駆動させる駆動手段２２とに
より主として構成されている。
下カプセルのスラスタ制御装置の一実施例を説明する。
このスラスタ制御装置は、スラスタ１による推力の経時
変化パターン信号を発生するパターン発生器２１と、そ
の信号によりスラスタ１を駆動させる駆動手段２２とに
より主として構成されている。
【００１２】スラスタ１は、従来同様に二重カプセルの
外部カプセル７たるスラスタモジュール２の内部に設け
られ（図３（ａ）参照）、高圧のガス（エア）を収納す
る気蓄器８と、ガスを噴射するための多数（ｎ個）のノ
ズル９とで成り、これらは適宜枝分かれした配管１０に
て接続されている。この配管１０の途中にはノズル数に
相応した数の電磁弁１１が設けられ、ドライバー２７の
作動により開閉動作されるようになっている。すなわち
電磁弁１１及びドライバー２７で駆動手段２２が構成さ
れており、本実施例にあっては、ドライバー２７による
開弁操作、すなわちガスを噴射するノズル９が何個であ
るかによって、スラスタの推力が決定されるようになっ
ている。なおこのノズル９は、スラスタモジュール２の
上端周部に沿って環状に配置され、対向して位置された
ものが一対のノズル９として同時に開閉操作されるよう
になっている。
外部カプセル７たるスラスタモジュール２の内部に設け
られ（図３（ａ）参照）、高圧のガス（エア）を収納す
る気蓄器８と、ガスを噴射するための多数（ｎ個）のノ
ズル９とで成り、これらは適宜枝分かれした配管１０に
て接続されている。この配管１０の途中にはノズル数に
相応した数の電磁弁１１が設けられ、ドライバー２７の
作動により開閉動作されるようになっている。すなわち
電磁弁１１及びドライバー２７で駆動手段２２が構成さ
れており、本実施例にあっては、ドライバー２７による
開弁操作、すなわちガスを噴射するノズル９が何個であ
るかによって、スラスタの推力が決定されるようになっ
ている。なおこのノズル９は、スラスタモジュール２の
上端周部に沿って環状に配置され、対向して位置された
ものが一対のノズル９として同時に開閉操作されるよう
になっている。
【００１３】パターン発生器２１は、ドライバー２７に
電磁弁１１の開弁個数を指令するように形成されてお
り、図２（Ａ）に示したパターン信号を発生するように
なっている。このパターンは、二重カプセルの落下操作
手順及び内外カプセル３，７の相対位置の変化のシミュ
レーションによって、予め求められたものである。
電磁弁１１の開弁個数を指令するように形成されてお
り、図２（Ａ）に示したパターン信号を発生するように
なっている。このパターンは、二重カプセルの落下操作
手順及び内外カプセル３，７の相対位置の変化のシミュ
レーションによって、予め求められたものである。
【００１４】すなわち二重カプセルの落下操作手順は次
のようになる（図３参照）。最初の状態は、外部カプセ
ル７が外カプセル切離し機構２３によって固定系２４
に、また内部カプセル３が内カプセル切離し機構（電磁
石）１３によりペイロードモジュール４の外部カプセル
の上部内壁２５に、それぞれ支持されている（ａ）。こ
の状態から、まず内カプセル切離し機構１３がOFF とな
り、切り離された内部カプセル３がペイロードモジュー
ル４内の略中央に達した時点で、外カプセル切離し機構
２３がOFF にされる（ｂ）。このとき両者の速度は、切
り離しからの経過時間が異なるために、内部カプセル３
が相対的に速くなり、このままではペイロードモジュー
ル４の下部内壁２６に接触してしまう。これを防ぐため
にスラスタ１を一時的に作動させて、外部カプセル７の
速度を増加させる（ｃ）。
のようになる（図３参照）。最初の状態は、外部カプセ
ル７が外カプセル切離し機構２３によって固定系２４
に、また内部カプセル３が内カプセル切離し機構（電磁
石）１３によりペイロードモジュール４の外部カプセル
の上部内壁２５に、それぞれ支持されている（ａ）。こ
の状態から、まず内カプセル切離し機構１３がOFF とな
り、切り離された内部カプセル３がペイロードモジュー
ル４内の略中央に達した時点で、外カプセル切離し機構
２３がOFF にされる（ｂ）。このとき両者の速度は、切
り離しからの経過時間が異なるために、内部カプセル３
が相対的に速くなり、このままではペイロードモジュー
ル４の下部内壁２６に接触してしまう。これを防ぐため
にスラスタ１を一時的に作動させて、外部カプセル７の
速度を増加させる（ｃ）。
【００１５】次に落下が進行して全体の速度が大きくな
ると、外部カプセル７にかかる空気抵抗力が大きくな
り、次第に内部カプセル３よりも遅くなる。この速度低
下をスラスタ１の推力により補って、内部カプセル３が
ペイロードモジュール４の下部内壁２６に接触しないよ
うにする（ｄ）。
ると、外部カプセル７にかかる空気抵抗力が大きくな
り、次第に内部カプセル３よりも遅くなる。この速度低
下をスラスタ１の推力により補って、内部カプセル３が
ペイロードモジュール４の下部内壁２６に接触しないよ
うにする（ｄ）。
【００１６】ここで、スラスタ１の推力の大きさ、及び
その時間的変化は、設計条件により決まるものである。
すなわち切り離しのタイミングが決まれば、図３（ｃ）
の第一段階でのスラスタ１の推力は、大きい且つ短時間
のものとして決定される。そして、図３（ｄ）の第二段
階のものは、空気抵抗力がその速度の二乗に比例するも
のであることから、環境及び二重カプセルの規模が一定
であるかぎり一義的に求めることができ、スラスタ１の
推力はこれに相応して大きくなるものとして決定され
る。本実施例にあっては、図２（Ｂ）に示すような所定
の許容相対距離、すなわちペイロードモジュール４の下
部内壁２６から内部カプセル３の下端までの距離Ｌを許
容範囲に保って落下終点（立坑の底部など）に到達する
ように、電磁弁１１の個数を所定時間（たとえばｔ1 ，
ｔ2 ，ｔ3 ）を開閉ポイントとしつつ増減させるものと
した。これが図２（Ａ）に示す電磁弁１１の開弁個数の
時間的変化、すなわち所望の推力の経時変化パターンで
ある。
その時間的変化は、設計条件により決まるものである。
すなわち切り離しのタイミングが決まれば、図３（ｃ）
の第一段階でのスラスタ１の推力は、大きい且つ短時間
のものとして決定される。そして、図３（ｄ）の第二段
階のものは、空気抵抗力がその速度の二乗に比例するも
のであることから、環境及び二重カプセルの規模が一定
であるかぎり一義的に求めることができ、スラスタ１の
推力はこれに相応して大きくなるものとして決定され
る。本実施例にあっては、図２（Ｂ）に示すような所定
の許容相対距離、すなわちペイロードモジュール４の下
部内壁２６から内部カプセル３の下端までの距離Ｌを許
容範囲に保って落下終点（立坑の底部など）に到達する
ように、電磁弁１１の個数を所定時間（たとえばｔ1 ，
ｔ2 ，ｔ3 ）を開閉ポイントとしつつ増減させるものと
した。これが図２（Ａ）に示す電磁弁１１の開弁個数の
時間的変化、すなわち所望の推力の経時変化パターンで
ある。
【００１７】次に本発明に係わる二重落下カプセルのス
ラスタ制御方法の一実施例を、上記構成の作用として説
明する。
ラスタ制御方法の一実施例を、上記構成の作用として説
明する。
【００１８】地上で微小重力実験を行うために二重カプ
セルを落下させるに際して、図３（ａ）及び（ｂ）に示
したように、内部カプセル３及び外部カプセル７を時間
差をおいて切り離して落下させる。内部カプセル３の落
下からｔ1 秒経過した時点で、パターン発生器２１から
ドライバー２７に開弁信号が入力され、ドライバーは全
て（ｎ個）の電磁弁１１を開にして、全部のノズル９か
らガスを噴射させる（図３（ｃ））。そしてその後個数
を減じつつｔ2 秒経過した時点で、パターン発生器２１
からの開弁信号は０となり、ドライバー２７は全ての電
磁弁１１を閉にする。これで内部カプセル３は、外部カ
プセル７の略中央に位置される。
セルを落下させるに際して、図３（ａ）及び（ｂ）に示
したように、内部カプセル３及び外部カプセル７を時間
差をおいて切り離して落下させる。内部カプセル３の落
下からｔ1 秒経過した時点で、パターン発生器２１から
ドライバー２７に開弁信号が入力され、ドライバーは全
て（ｎ個）の電磁弁１１を開にして、全部のノズル９か
らガスを噴射させる（図３（ｃ））。そしてその後個数
を減じつつｔ2 秒経過した時点で、パターン発生器２１
からの開弁信号は０となり、ドライバー２７は全ての電
磁弁１１を閉にする。これで内部カプセル３は、外部カ
プセル７の略中央に位置される。
【００１９】次に、次第に速度が増加するｔ3 秒経過の
時点で、パターン発生器２１はまず数個の電磁弁１１を
開とするように指令信号を送り、次第にその数を増やす
ように発信する。これによりドライバー２７は電磁弁１
１の数を増やし、最終的には全部の電磁弁１１を開とす
る。これで図３（ｄ）に示したように、内部カプセル３
とペイロードモジュール４の下部内壁２６からの距離
は、許容範囲内に保たれる。そしてｔ4 秒経過したなら
落下終点に到達する。
時点で、パターン発生器２１はまず数個の電磁弁１１を
開とするように指令信号を送り、次第にその数を増やす
ように発信する。これによりドライバー２７は電磁弁１
１の数を増やし、最終的には全部の電磁弁１１を開とす
る。これで図３（ｄ）に示したように、内部カプセル３
とペイロードモジュール４の下部内壁２６からの距離
は、許容範囲内に保たれる。そしてｔ4 秒経過したなら
落下終点に到達する。
【００２０】このように、内部カプセル３と外部カプセ
ル７とが所定の相対位置を保持出来るような推力の経時
変化パターンを予め求めて、そのパターン信号を発生す
るパターン発生器２１を構成しておき、そのパターン信
号により電磁弁１１を開閉させるドライバー２７を設け
て、内部カプセル３が外部カプセル７に接触するおそれ
のない微小重力実験ができるようにしたので、従来必要
であった距離センサーやフィードバック制御用の大規模
なコントローラが不要になって、簡単なドライブ回路で
成るパターン発生器２１だけを備えるものとなり、省ス
ペース、軽量化、コスト低減が達成され、信頼性の向上
を図ることができる。
ル７とが所定の相対位置を保持出来るような推力の経時
変化パターンを予め求めて、そのパターン信号を発生す
るパターン発生器２１を構成しておき、そのパターン信
号により電磁弁１１を開閉させるドライバー２７を設け
て、内部カプセル３が外部カプセル７に接触するおそれ
のない微小重力実験ができるようにしたので、従来必要
であった距離センサーやフィードバック制御用の大規模
なコントローラが不要になって、簡単なドライブ回路で
成るパターン発生器２１だけを備えるものとなり、省ス
ペース、軽量化、コスト低減が達成され、信頼性の向上
を図ることができる。
【００２１】なお本実施例にあっては、外部カプセル７
の切り離しを内部カプセル３よりも遅らせて行うものと
したが、内部カプセル３と外部カプセル７とを同時に落
下させるようにしてもよく、その場合は第一段階（図２
（Ａ）のｔ1 〜ｔ2 ）の推力は不要である。ただしこれ
は内部カプセル３と外部カプセル７の上部内壁２５とが
接近したままの状態で落下することとなり、適切なコン
トロールは難しくなると予想される。
の切り離しを内部カプセル３よりも遅らせて行うものと
したが、内部カプセル３と外部カプセル７とを同時に落
下させるようにしてもよく、その場合は第一段階（図２
（Ａ）のｔ1 〜ｔ2 ）の推力は不要である。ただしこれ
は内部カプセル３と外部カプセル７の上部内壁２５とが
接近したままの状態で落下することとなり、適切なコン
トロールは難しくなると予想される。
【００２２】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、大規模な
コントローラ等が不要になって、構成を簡単にすること
ができ、省スペース、軽量化、コスト低減等が達成され
るという、優れた効果を発揮する。
コントローラ等が不要になって、構成を簡単にすること
ができ、省スペース、軽量化、コスト低減等が達成され
るという、優れた効果を発揮する。
【図１】本発明に係わる二重落下カプセルのスラスタ制
御装置の一実施例を示した構成図である。
御装置の一実施例を示した構成図である。
【図２】本発明に係わる二重落下カプセルのスラスタ制
御方法の一実施例を説明するための図であって、（Ａ）
は開弁される電磁弁個数の時間的変化である推力の経時
変化パターン図、（Ｂ）は内部カプセルと外部カプセル
との相対距離の時間的変化図である。
御方法の一実施例を説明するための図であって、（Ａ）
は開弁される電磁弁個数の時間的変化である推力の経時
変化パターン図、（Ｂ）は内部カプセルと外部カプセル
との相対距離の時間的変化図である。
【図３】二重カプセルの落下状態を示した図であって、
（ａ）は落下直前を示した側面図、（ｂ）はその次の段
階を示した側面図、（ｃ）はその次の段階を示した側面
図、（ｄ）はその次の段階を示した側面図である。
（ａ）は落下直前を示した側面図、（ｂ）はその次の段
階を示した側面図、（ｃ）はその次の段階を示した側面
図、（ｄ）はその次の段階を示した側面図である。
【図４】従来の二重落下カプセルを示した斜視図であ
る。
る。
１ スラスタ ３ 内部カプセル ７ 外部カプセル ２１ パターン発生器 ２２ 駆動手段
Claims (2)
- 【請求項１】 落下する二重カプセルで内部カプセルと
の所定の相対位置を保持させるように、外部カプセル
に、スラスタにより空気抵抗に相応する推力を与えるに
際して、上記所定の相対位置を保持出来るような推力の
経時変化パターンを予め求めておき、そのパターンに従
って上記スラスタを駆動させることを特徴とする二重落
下カプセルのスラスタ制御方法。 - 【請求項２】 落下する二重カプセルで内部カプセルと
の所定の相対位置を保持すべく外部カプセルに設けられ
たスラスタを、駆動制御するための装置において、上記
所定の相対位置を保持出来るような推力の経時変化パタ
ーン信号を発生するパターン発生器と、該パターン発生
器の信号により上記スラスタを駆動させる駆動手段とを
備えたことを特徴とする二重落下カプセルのスラスタ制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4284437A JPH06127500A (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | 二重落下カプセルのスラスタ制御方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4284437A JPH06127500A (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | 二重落下カプセルのスラスタ制御方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06127500A true JPH06127500A (ja) | 1994-05-10 |
Family
ID=17678542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4284437A Pending JPH06127500A (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | 二重落下カプセルのスラスタ制御方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06127500A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104502128A (zh) * | 2014-12-01 | 2015-04-08 | 北京邮电大学 | 一种基于微重力模拟系统的空间机械臂碰撞算法验证技术 |
| CN112407337A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-02-26 | 北京微动航科技术有限公司 | 卫星模拟器的推进系统和卫星模拟器 |
-
1992
- 1992-10-22 JP JP4284437A patent/JPH06127500A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104502128A (zh) * | 2014-12-01 | 2015-04-08 | 北京邮电大学 | 一种基于微重力模拟系统的空间机械臂碰撞算法验证技术 |
| CN112407337A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-02-26 | 北京微动航科技术有限公司 | 卫星模拟器的推进系统和卫星模拟器 |
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