JPH03239700A - 弾道飛行回数自動計数装置 - 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】 〔概要］ 航空機弾道飛行に関し、 弾道飛行回数を自動的に計測することを目的とし、 航空機弾道飛行における弾道飛行回数を測定する装置が
、弾道飛行による被測定物の加速度変化をアナログ信号
で出力する加速度センサ（１）と、該アナログ信号を増
幅する増幅器（２）と、該増幅器（２）に接続され、方
形波を出力するシュミットトリガ（３）と、該方形波を
計数するカウンタ（４）と、該カウンタ（４）の出力を
人力して回数を数字表示する表示素子（６）とを少なく
とも含んでなることを特徴として弾道飛行回数自動計数
装置を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は航空機弾道飛行における弾道飛行回数の測定装
置に関する。

新材料の開発に関連して無重力環境の利用が注目されて
いる。

すなわち、無重力の状態では物質を溶かした溶液や融液
においては対流がなく、また、その中で生成した結晶は
沈澱しないことから、理想的な結晶成長を行うことがで
きる。

このように重力の影響を受けないことから地上では見ら
れない物理現象を容易に起こすことができ、そのため新
規な材料ができる可能性が秘められている。

さて、無重力環境を提供する場としては宇宙空間が最も
理想的であり、米国では米国航空宇宙局（ＮＡＳＡ）が
スペースシャトルを使用して実験を行っており、日本に
おいても第一次材料実験計画（ＦＭＰＴ）があって、宇
宙環境での実験が精力的に進められている。

また、比較的簡便に行える無重力実験としては航空機の
弾道飛行による無重力状態を使用するものや、垂゛直抗
における自由落下の際に生ずる無重力状態を使用するも
のなどがある。

こ＼で、宇宙空間での実験は微小重力状態の質が良く、
また持続時間も長いのが特徴であるが、コストが高くつ
き、実験を行う機会が比較的少なく、また安全性が重視
されるために実験装置自体の機能や実験内容が制約され
るなどの問題がある。

これに対し、航空機の弾道飛行中に行う実験は重力状態
の質かや！劣り、また持続時間が２０〜３０秒と短いも
の覧、低コストであり、実験機会が容易に得られ、また
実験装置に対する制約が少ないなどの特徴がある。

そのため、本格的な宇宙実験に先立って、装置が正常に
動作するか否かの予備実験を航空機の弾道飛行による無
重力状態を利用して行われている。

〔従来の技術〕

航空機の弾道飛行による無重力状態は、高度７０００ｍ
〜１００００　ｍの高度で航空機の推進力を調節しなが
ら、上昇と降下の放物線状の軌跡を示す弾道飛行を行い
、放物線飛行状態になる期間の２０〜３０秒間に微小無
重力状態を作りだすものである。

第３図は米国ＮＡＳＡのＫＣ−１３５型航空機による弾
道飛行の軌道を示すもので、４５°上昇期間に加わる２
Ｇの重力と４５°降下の期間に加わる２Ｇの重力の間の
約３０秒間が殆どＯＧの状態となる。

同様な弾道飛行を行うに適した航空機としてはこれ以外
にフランスＣＮＥＳＯＣａｒａｖｅｌｌ型機があるが、
これらの航空機を用い、弾道飛行を１０回程度連続して
行うのを１サイクルとして一日に４サイクル程度の頻度
で飛行が行われている。

実験者は、こうして得られる無重力期間中に所定の実験
を行っているが、実験内容やパラメータを次々に変化さ
せるため、現在何回目の弾道実験を行っているのかを計
数していることが必要である。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は航空機弾道飛行における弾道飛行回数を測
定する装置が、弾道飛行による被測定物の加速度変化を
アナログ信号で出力する加速度センサと、このアナログ
信号を増幅する増幅器と、この増幅器に接続されて方形
波を出力するシュミットトリガ−と、この方形波を計数
するカウンタと、このカウンタの出力を入力して回数を
数字表示する表示素子とを少なくとも含んで弾道飛行回
数自動計数装置を構成することにより解決することがで
きる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来は弾道飛ｉテを行う毎に回数を紙に記録する方法が
採られていた。

然し、弾道飛行実験においては２Ｇ程度の過電力状態と
ＯＧの無重力状態を往復することから、実験者の感覚が
徐々に鈍化し、また実験スケジュールが多忙な場合が多
いことから、計数を誤る可能性が大きく、この対策が求
められていた。

〔作用〕

発明者等はこれらの問題を解決する方法として加速度セ
ンサと自動計数装置とを組み合わせることで弾道飛行回
数を自動的に計数し、表示する装置を考案した。

本発明の主な点は弾道飛行の回数を測定するのに加速度
センサとシュミットトリガを組み合わせたことである。

すなわち、加速度センサとしてはサーボ型、ストレイン
ゲージ型、半導体ストレインゲージ型。

ピエゾ素子型など各種のものがあるが、これら何れかの
加速度センサにより弾道飛行による加速度変化をアナロ
グ信号で出力させる。

然し、ノイズが多く、比較回路を用いて無重力状態を計
測することは誤差が多いことからシュミットトリガ回路
を用い、アナログ信号に応したパルス幅の方形波に変え
てカウントするようにした。

第１図は本発明に係る弾道飛行回数自動計数装置のブロ
ック図であって、加速度センサ１からのアナログ信号を
増幅器２で増幅した後、シュミットトリガ３に入力して
アナログ信号をその大きさに応したパルス幅の方形波に
変える。

そして、そのパルス数をカウンタ４で計数すると共に表
示素子ドライバ５を通して表示素子（この図の場合は７
セグメイトしＥＤ）　６に表示する。

なお、７は安定化電源であり、また、表示素子６として
は液晶表示素子やプラズマデイスプレィなどを用いても
よい。

このような計数装置を備えることにより常時正確に弾道
飛行回数を計数することができる。

〔実施例〕

第２図は実施例のブロック図であって第１図と異なると
ころはカウンタ４にリセットスイッチ８を設けた点だけ
である。

すなわち、加速度センサ１としてサーボ型加速度センサ
（ＪＡ−５ＶＣ４，日本航空電子■製）を使用し、また
増幅器２とシュミットトリガ３には演算増幅器（ＬＦ　
３５６．ナシッナルセミコンダクタ製）を使用した。

また、カウンタ４と表示素子ドライバ５には７４ＩＣシ
リーズのＴＴＬコンパチブルＣ−ＭＯＳロジックＩＣを
、また表示素子６には７セグメントＬＥ口表示器（東芝
製）を、安定化電源７にはスイッチング式安定化電源（
ＴＤＫ製）を使用した。

こ＼で、シュミットトリガ３の動作について説明すると
、 航空機が水平飛行状態にあるときは、加速度センサｌの
出力は地上と同じ重力レベルであるＩＧを示しているが
、航空機が弾道飛行に移ると航空機内では１．８〜２Ｇ
の加速度に対応する出力が観測される。

そして、シュミットトリガ３は入力が１．５Ｇ相当以上
の値になったとき、初めてアクティブとなる。

次に、数１０秒間の過電力状態が続いた後、航空機の推
進力が下がり放物線運動を始めるに従って機内の重力は
急激に減少して加速度レベルが０．３Ｇ以下になると、
シュミットトリガの出力が変化し、カウントアツプ信号
を発生する。

そして、これによりカウンタの内容は＋１され、この値
が実験者に即座に表示される。

さて、この装置を装置をＮＡＳＡの弾道飛行専用航空機
であるＫＣ−１３５型ジ工ツト機に搭載し、弾道飛行に
よる無重力実験に使用した。

その結果、４４回の弾道飛行の間、−回のミスもなく正
確に弾道飛行の回数を表示することが確認できた。

〔発明の効果〕

本発明の実施により弾道飛行の繰り返し回数を正確に計
数することができ、これにより実験精度を向上すること
ができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る弾道飛行回数自動計数装置のブロ
ック図、 第２図は実施例のブロック図、 第３図はＫＣ−１３５航空機の弾道飛行軌道、である。 図において、 １は加速度センサ、　　　　２は増幅器、３はシュミッ
トトリガ、　　４はカウンタ、５は表示素子ドライバ、
　　６は表示素子、７は安定化電源、 である。 本発明に係る弾道飛行回数自動計数装置のブロック同第
　　１　　図 時閉（ネ＋） ’＜ＣＡ３５布Ｕ≠ネ穴の伺城Ｉ皓件鯉輔〔嵩　３　図 実施例のブロック図 第　　２　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　航空機弾道飛行における弾道飛行回数を測定する装置
   が、 弾道飛行による被測定物の加速度変化をアナログ信号で
   出力する加速度センサ（１）と、該アナログ信号を増幅
   する増幅器（２）と、該増幅器（２）に接続され、方形
   波を出力するシュミットトリガ（３）と、 該方形波を計数するカウンタ（４）と、 該カウンタ（４）の出力を入力して回数を数字表示する
   表示素子（６）と、 を少なくとも含んでなることを特徴とする弾道飛行回数
   自動計数装置。