JPH02310200A - スロッシング防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業−１−の利用分野］ 本発明は人工衛星、宇宙基地、宇宙実験用テストヘツ１
−及びロケット等の推薬のスロッシング防止装置に関す
るものである。

−−１＝ ［従来の技術］ 第６図は人工衛星又はロゲッｌ−Ｋ９の推薬タンクの一
例を示すもので、球形のｆｆ１ｌ　ｉタンク１内に液状
の推薬２か貯えられており、該推薬２は、宇宙空間では
低重力である為、静止状態でも表面張力効果で図示する
ようにメニスカスと呼ばれる形状をしている。前記推薬
タンク１所要位置には前記推薬２を取り出す推薬ノズル
３が設けられており、前記推薬タンク１内周壁所要位置
にはリング状のバッフル板４か配設しである。

」１記バッフル板４は、軌道変更等により推薬タンク１
に加速度か作用した際に発生ずる推薬２のスロッシング
と呼ばれる大きな揺動（第６図中二点鎖線で示す）に対
して抵抗となり、スロッシングを減衰するよう作用する
ものである。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、」１記推薬２のスロッシングにより生じ
る流体力は人工衛星等の姿勢制御に誤差を生じる恐れが
ある為、急速にスロッシングを抑制する必要かあるが、
前記バッフル板４ではスロッシングを徐々に減衰させる
ことしかできず、急速に抑制することはできなかった。

又、前記推薬２か静止状態であったとしても、低重力の
宇宙空間ては推薬タンクｌのどの位置て推薬２が静止し
ているのか不明であり、仮に第７図に示すような位置に
静止している場合には必要時に推薬ノズル３から推薬２
を取り出すことができなかった。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、推薬タンク
内の推薬位置を検出し、その位置信号に応じて推薬ノズ
ル位置に推薬か静止するよう音波又は超音波による音圧
を付与して推薬液面をコントロールするスロッシング防
止装置を提供することによって、スロッシングを速やか
に抑制し且つ推薬を推薬ノズル配設位置にて静ｔｌ二さ
せることを］」的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は内部に液状の推薬を貯え且つ所要位置に推薬ノ
ズルを備えた推薬タンクと、該推薬タンク内周部におけ
る前記推薬ノスル対向位置に配設された音波又は超音波
を発信し得る介イ１−１器と、前記推薬タンク内周部に
配設された前記推薬位置を検出する推薬位置検出計と、
該推薬位置検出旧の位置信号を人力し、これを演算処理
することによって所要の音圧を得られる音波又は超音波
を前記発信器に発信せしめる制御信号を出力する演算制
御装置とを備えたことを特徴とするスロッシング防止装
置にかかるものである。

［作　　　用］ 従って本発明では、推薬タンク内部の推薬の位置及び位
置変化を推薬位置検出討て検出し、その位置信号を演算
制御装置にて演算処理することによって前記ｉｆｆ薬を
移動さぜたり又は（１４薬のスロッシングを抑制し得る
音圧となるような音波又は超音波を発信器に発信せしめ
、該音波又は超音波の音圧を付与し推薬液面をコンｊ・
ロールすることによって、推薬を１イ１薬ノスル位置に
静止させる。

［実　施　例］ ＝　４− 以下、不発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明の一実施例であり、図中第６図、第７図
と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

図示する如く、内部に液状の推薬２を貯えＶｌつ所冴位
置に推薬ノズル３を設けた球形の推薬タンクｌ内周部に
おいて、前記推薬ノズル３の対向位置に音波又は超音波
を発信可能な発信器５．６を配設し、更に推薬ノズル３
側から発信器５．６側に向け、前記推薬タンク１内周壁
に沿って延びる推薬位置検出計である波高計７及び８を
互いに対向させて配設する。ここで、該波高ｔ１７．８
は複数の支持材９を介して推薬タンク１内周壁に支持さ
れており、夫々の配設位置における推薬２の液面高さを
推薬２に浸ることによる電気抵抗変化で検出し、その位
置信号を出力するようになっている。又、前記発信器５
，６は夫々前記波高；ｉｔ　７　、８の配設位置に向け
て音波又は超音波を発信し得るように配置されている。

−５＝ 更に、前記推薬タンク１外部における所ザ場所には、前
記波高計７，８からの位置信号をゲーブル１０を介して
入力し、月つ該入力したｆ装置信号を演算処理すること
によって、前記推薬２を移動させたり或はｆ（ｒｊ薬２
のスロッシングを抑制し得る音圧となるような音波又は
超音波を前記発信器５，６に発信せしめる制御信号を出
力する演算制御装置用を設け、前記制御信号はアンプ１
２で増幅されて前記各発信器５，６に入力されるように
なっている。

ここで、前述した推薬２のスロッシングを抑制し得る音
圧となるような音波又は超音波について以下に詳述する
。

宇宙空間のような低重力場では推薬２のスロッシング周
期は数秒〜数１０秒（周波数的０１〜０．０ＩＩｌｚ）
にもなる。ここで該スロッシング周期と同周期の超低周
波の音圧を前記推薬２にそのスロッシングを打ち消すよ
うなタイミングで付与してやれば極めて急速にスロッシ
ングを抑制することかできる。ところか、通常の発信器
の数１０１１ｚ〜数］０［１０１１ｚ、又は数１００Ｋ
Ｈｚといったオーダの周波数特性では、前記推薬２のス
ロッシングを急速に抑制し得るような超低周波を実現で
きない。そこで、前記演算制御装置１１にて、第２図に
示す如く発信器５．６の周波数特性を考慮して定めた周
波数のパルス列を、波高計７．８からの位置信号の出力
時間変化の周期（スロッシング周期）と略同じ位相の包
路線となるように生成し、これをデジタル／アナログ変
換することにより、スロッシングを抑制し得る音圧を作
用させる超低周波成分を実現する。

第２図はパルスによる音圧発生の場合を示したか、正弦
波の組合せにより音圧発生を行う場合は、発信器５，６
の周波数特性内の２つの近接した周波数α、βを持つ正
弦波の積を前記演算制御装置１１により生成して超低周
波成分を実現すればよい。

即ち、Ｅを出力電圧、ａを振幅、ｔを時間とすると、 Ｅ＝ａｓｉｎ　ａ　ｔ　◆ｓｉｎβｔ　　　　　　　・
■となる。

Ｊ−記■式は三角関数の加法定理から次のように変形さ
れる。

ここで、α−βをスロッシング円振動ｆｉｆ（スロッシ
ング周波数の２π分の１）と等しくなるように、即ち α−β＝ｆ となるようにチューニングして前記００式の出力電圧Ｅ
の制御信号として発信器５，６に出力すれは、前記０式
中のｃｏｓ　（α−β）ｔが超低周波成分となってスロ
ッシングを抑制し得る音圧を作用させることかできる。

筒、ＣＯＳ　（α＋β）ｔは高周波成分である為、推薬
２のスロッシングを抑制する音圧としては作用しないが
悪影響は与えない。

以下作用を説明する。

推薬タンク１に加速度が作用して推薬２のスロッシング
か発生した場合、該スロッシングの周期は第３図に示す
如く波高計７による位置信号へ及び波高５１１８による
位置信号Ｂの出力時間変化として検出される〔図中＋側
は推薬２液面か上がる方向（発信器５，８側に向う方向
）、−側は推薬２液而が下がる方向（推薬ノズル３側に
向う方向を）を夫々示している〕。

従って前記演算制御装置１１にて第４図に示す如く位置
信号Ａ及びＢの出力時間変化と同周期で、しかも夫々と
対応して起伏する略同じ位相の包絡線を示す音圧ａ及び
ｂとなるような音波又は超音波を、発信器５，６に発信
せしめる制御信号を出力すると、発信器５から波高計７
配設位置に向は音圧ａとなるような超低周波成分を含む
音波又は超音波か魚信されると共に発信器６から波高計
８配設位置に向は音圧すとなるような超低周波成分を含
む音波又は超音波が発信される。

この時、各発信器５．６の音波又は超音波の低周波成分
が音圧ａ、　　ｂとして推薬２のスロッシング周期に同
期して推薬２液面の−ＩＪ側に交互に作用して制御力と
なり、第５図に示す如くスロッジングを急速に抑制し、
（■薬ノスル位置に推薬２を静止せしめる。

更に、Ｉｆｆ、薬２取り出し時に、該１１＃薬２が＋’
７７’）１−状態となっており、推薬タンク２内のどの
位置で静止しているのか分からない場合には、前記発信
器５，６から均等な音圧の音波又は超音波を所要時間発
信せしめれば、音圧は近い位置程強く作用するので、仮
に前記推薬２が相対的に偏っていたとしても各発信器５
，６に対向する推薬ノズル３位置に移動してバランス状
態となる。

斯かる状態で推薬２にスロッシングが検出されたら、前
述と同様スロッシング周期と同期する音圧ａ、　　ｂと
なるような音波又は超音波に切換えてスロッシングを抑
制し、然る後推薬２を取り出すようにする。

従って上記によれば、ｔａ薬２に音波又は超音波の音圧
を付与して推薬２液面をコントロールすることによって
スロッシングを速やかに抑制することかできＩ］っ推薬
をＩＩ薬ソノスル位置静止させることができる。

＝　１０− 尚、本発明のスロッシング防止装置は、上述の実施例に
のみ限定されるものではなく、推薬位置検出計は波高計
以外に圧力計であっても良く、推薬位置を検出し得るも
のであれは種々の方式を採用し得ること、発信器及び推
薬位置検出計は夫々バランス良く対応させて配置すれは
良く、その設置数はいくってあっても良いこと、推薬タ
ンクは球形以外に種々の形状を採用し得ること、その細
氷発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加
え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のスロッシング防止装置に
よれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

＜Ｉ）　　推薬タンク内に発生した推薬のスロッシング
を極めて急速に制御することができる。

（Ｉｔ）　　必要時に推薬を推薬ノズル位置に静止せし
めることかできる。

【図面の簡単な説明】

＝　１１− 第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は演算制御
装置にて生成したパルス列及びこれをデジタル／アナロ
グ変換した際の音圧の包絡線を示ずグラフ、第３図は位
置信号Ａ、　　Ｂの出力時間変化を示すグラフ、第４図
は音圧ａ、　　ｂの包絡線を示ずグラフ、第５図はスロ
ッシングか急速に抑制された状態を示すグラフ、第６図
、第７図は従来例を示す断面図である。 図中、ｌは推薬タンク、２は推薬、３は推薬ノズル、５
，６は発信器、７，８は波高計（推薬位置検出計）、１
１は演算制御装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）内部に液状の推薬を貯え且つ所要位置に推薬ノズル
   を備えた推薬タンクと、該推薬タンク内周部における前
   記推薬ノズル対向位置に配設された音波又は超音波を発
   信し得る発信器と、前記推薬タンク内周部に配設された
   前記推薬位置を検出する推薬位置検出計と、該推薬位置
   検出計の位置信号を入力し、これを演算処理することに
   よって所要の音圧を得られる音波又は超音波を前記発信
   器に発信せしめる制御信号を出力する演算制御装置とを
   備えたことを特徴とするスロッシング防止装置。