JPH037699A - ロケットモータのテストスタンド - 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】 【発明の目的】

（産業上の利用分野） この発明は、ロケットモータのテストスタンドに係り、
とくにロケットモータの推力方向とこの推力方向に直交
し且つ相互に直交する二つの横方向との三軸方向におけ
る各力と、前記三軸方向における各軸まわりのモーメン
トとを測定して、ロケットモータの燃焼時における諸特
性を評価するのに利用されるロケットモータのテストス
タンドに関するものである。 （従来の技術） 従来、ロケットモータの三軸方向と前記三軸方向におけ
る各軸まわりのモーメントとの六成分を計測して２．ロ
ケットモータの燃焼時における諸特性を評価するのに利
用されるテストスタンドとしては、評価しようとするロ
ケットモータをその前方部分で六軸力センサにより片持
支持して行うものがあった（発明協会公開技報Ｖｏ文、
１１−３９　分枝番号８６−１１６４０）。 この場合に用いられる六軸力センサは、相互に直交する
Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＸ軸方向の三成分と、各軸ま
わりのモーメントの三成分との合計力成分を同時に検出
することができるセンサであって、高機能ロボットの姿
勢制御などに用いられているものである（例えば“、「
オートメ−ショアＪ　　　１９８５．Ｖｏ文、３０．Ｎ
ｏ、２．第４８頁　「高機能ロボットマニピュレータ用
６軸カセンサ」　Ｈ刊工業新聞社発行　に記載されたも
の） （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のロケットモータのテス
）・スタンドにあっては、ロケットモータの前方部分で
六軸力センサにより片持支持した状態で、ロケットモー
タの燃焼時における緒特性を評価するものであったため
、特に長さ（Ｌ）と直径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が大き
いロヶッｉ・モータの場合には、支持が不安定なものに
なりやすいことから横方向に揺動しやすいものとなり、
取伺剛性の不足によりロケットモータを含めたテストス
タンド系全体の固有振動数が低下して動特性が悪化し、
とくに推力方向制御（ＴＶＣ）装置を備えたロケットモ
ータの推力方向ｆ１ＭＪ　’ｌ＆Ｔ装置作動時のように
速い推力変化に対して、テストスタンドの応答性が悪い
ために追従することができず、正確な計測を行いがたい
ことがあるという課題を有していた。 また、このような片持支持構造となっている場合には、
取付は上の不安定から横権力に対する支持が十分でない
という課題を有していた。 （発明の目的） この発明は、上述した従来の課題にがんがみてなされた
もので、取付剛性が大きいため固有振動数の低下を避け
ることが可能であり、長さ（Ｌ）と直径（Ｄ）との比（
Ｌ／Ｄ）の大きなロケットモータであってもロケットモ
ータの三方カ三モーメン］・の測定を正確に行うことが
でき、また取（１け上の不安定がないため横権力に対す
る支持も十分なものにすることができるロケットモータ
のテストスタンドを提供することを目的としている。

【発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、ロケットモータの推力方向とこの推力方向
に直交し且つ相互に直交する二つの横方向との三軸方向
における各力と、前記三軸方向における各軸まわりのモ
ーメントとの六成分を測定する六軸力センサを用いたロ
ヶッｉ・モータのテストスタンドにおいて、前記ロケッ
トモータの本体部分を前記六軸力センサにより支持する
と共に、前記ロケットモータの前方部分を前記推力方向
および各モーメント方向に移動可能とじがっ推力方向と
直交する横方向に移動不可能としたピボットにより支持
し、前記六軸力センサとピボットとによる両持支持の構
成としたことを特徴としている。 （発明の作用） この発明に係るロケットモータのテストスタンドでは、
ロケットモータの本体部分を六軸力センサにより支持す
ると共に、前記ロケットモータの前方部分を推力方向お
よび各モーメント方向に移動可能としかつ相互に直交す
る二つの横方向に移動不可能としたピボットにより支持
し、前記六軸力センサとピボットとによる両持支持の構
成としだから、ロケットモータの取イリ剛性が大幅に向
上したものとなり、長さ（Ｌ）と直径（Ｄ）との比（Ｌ
／Ｄ）の大きなロケットモータの場合であっても横方向
への揺動が小さいものとなり、ロケットモータを含めた
テストスタンド系の動特性が向上したものとなって、固
有振動数の低下が避けられることから、ロケットモータ
の推力方向とこの推力方向に直交し且つ相互に直交する
二つの横方向（ピッチおよびヨー）との三軸方向におけ
る名刀と、前記三軸方向における各軸まゎりのモーメン
トとの六成分の測定が同時にそして正確に行われるよう
になる。 （実施例） 第１図はこの発明に係るロケットモータのテストスタン
ドの一実施例を示すものである。 このロケットモータのテストスタンド１は、７、　））
　７　トフレーム２を備えており、このスタンドフレー
ム２の中央部分から図示右寄りの部分には六軸力センサ
兼ロケットモータ支持体３が固定しである。この六軸力
センサ兼ロケットモー夕支持体３の中心部分には、ロケ
ットモータ４が貫通するロケットモータ貫通孔３ａが設
けである。 この六軸力センサ兼ロケッ；・モータ支持体３の図示左
側部分には六軸力センサ５がボルト６等により固定しで
ある。この六軸力センサ５の中心部分にも、ロケットモ
ータ４が貫通するロケットモータ貫通孔５ａが設けてあ
って、リング状をなすものとなっている。この六軸力セ
ンサは、第２図に示すように、点Ｏにおいて作用する荷
重のＸ、Ｙ、Ｚ方向ノ三成分（Ｆｘ　、Ｆｙ　、Ｆｚ）
と、各軸まわりのモーメント三成分（ＭｘＭｙ、Ｍｚ）
との合計穴成分を同時に検出することができるものであ
り、例えば、「オートメ−ショアｊ　　　１９８５．Ｖ
ｏｕ、３０．Ｎｏ、２第４８頁　「高機能ロボットマニ
ピュレータ用６軸カセンサ」　日刊工業新聞社発行　に
記載された原理的構造を有するものや、「計測技術」８
７、増刊号　第６０頁〜第６３頁　ｖく新センサ〉　６
軸カセンサｊ　日本工業出版発行　に記載された原理的
構造を有するものと同様のものが用いられる。 この六軸力センサ５の第１図左側部分にはロケットモー
タ支持体７がポルト８により固定してあり、このロケッ
トモータ支持体７．支持部材９および環状巻着体１０を
介してロケットモータ４の本体部分を六軸力センサ５に
より支持するものとなっている。 また、ロケットモータ４の前端部分にはロケットモータ
前端部支持体１３が固定され、このロケットモータ前端
部支持体１３と前記ロケットモータ支持体７との間には
推力伝達部材１４が取付けである。 このロケットモータ前端部支持体１３の図示左側部分に
は推力方向ロッド１６が設けてあり、この推力方向ロッ
ド１６の途中にはピボット軸部１７が設けである。 このピボット軸部１７はピボット軸受部１８によって球
面対偶により支持されており、このピポ−）ｌ・軸受部
１８の外周部分における９０°間隔の四箇所、すなわち
第１図における上下方向および紙面垂直方向の四箇所に
は板ばね取付部１８ａ、１８ｂが設けである。また、ス
タンドフレーム２の前記板ばね取付部１８ａ、１８ｂに
対応する四箇所には板ばね支持部材２１が設けてあり、
これらの板ばね支持部材２１にもそれぞれ板ばね取付部
２１ａ、２１ｂが設けてあり、対応する板ばね取付部１
８　ａ　；　１　＆　ｂと板ばね取付部２１ａ、２１ｂ
との間には板ばね２２ａ　、　２２　ｂが設けである。 これによってピボット軸部１７はピボット軸受部１８と
の間での球面対偶によって回動可能となっており、第２
図に示す各モーメン）Ｍｘ　、Ｍｙ　、Ｍｚ力方向ロー
ル方向）での回動が自由なものになっていると共に、ピ
ボット軸部１７およびピボット軸受部１８はロケットモ
ータ４の推力方向およびその反対方向すなわち第２図に
示すＸ軸方向に移動可能となっているが、推力方向と直
交する横方向すなわち第２図に示すＹ軸方向およびＺ軸
方向には移動不可能なものとなっていて、横方向のピッ
チおよびヨーの支点となっている。 さらに、推力方向ロッド１６の前方側には計測時の分離
部位Ｐ１を介して推力方向較正装置２５が設けてあり、
この推力方向較正装置２５には軸荷重印加装置２６が設
けてあって、軸荷重印加装置２６はスタンドフレーム２
に固定しである。 そして、推力方向較正装置２５としては、較正用ロード
セルが使用され、例えば「センサデバイスハンドブック
Ｊ　　１９８３年１１月１５日（株）情報調査会発行　
第１２６頁〜第１３０頁「２４．ロードセルＪに記載さ
れた原理的構造を有するものと同様のロードセルが用い
られる。 また、軸荷重印加装置２６としては、めねじ部分とねじ
軸およびハンドルとを組み合わせた手動式のものや圧力
シリンダ等による機械式のものなどが用いられる。 他方、ロケットモータ４の後端側における９０°間隔の
四箇所、すなわち第１図における上下方向および紙面垂
直方向の四箇所には計測時の分離部位Ｐ２　、Ｐ３をそ
なえた横方向較正装置３１が設けてあり、各横方向較正
装置３１には横荷重・モーメント（ロール）荷重印加装
置３２が設けてあって、横荷重・モーメント荷重印加装
置３２はスタンドフレーム２に固定しである。そして、
横方向較正装置３１としては、前述したごとき較正用ロ
ードセルが用いられる。また、横荷重φモーメント荷重
印加装置３２としては、めねじ部分とねじ軸およびハン
ドルとを組み合わせた手動式のものや圧力シリンダ等に
よる機械式のものなどが使用される。 このような構造をなすロケットモータのテストスタンド
１にロケットモータ４を設置した状態において、ロケッ
トモータ４はその本体部分が六軸力センサ５によって支
持されていると共に、その前方部分がピボット軸部１７
およびピボット軸受部１８を介して支持されており、六
軸力センサ部分とピボット部分とで両持支持されたもの
となっている。 そして、ロケットモータ４の設置後に、ロケットモータ
４の燃焼試験に先立って、推力方向較正装置２５および
軸荷重印加装置２６によって六軸力センサ５の推力方向
における較正がなされるとともに、横方向較正装置３１
および横荷重拳モーメント荷重印加装置３２によって六
軸力センサ５の横方向（ピッチおよびヨー）における較
正ならびに各モーメント方向における較正がなされる。 そして、六軸力センサ５の較正後に、各分離部位Ｐ　１
　　＋　Ｐ２　　＋　Ｐ３で分離された状態として、ロ
ケットモータ４の燃焼試験が行われる。この燃焼試験の
間において、ピボット部分は四方向に設けた板ばね２２
　ａ　、　２２　ｂによって支持されているため、推力
方向およびモーメント方向にはフリーとなっており、推
力の測定には悪影響を及ぼさないものとなっている。ま
た、推力の大きい主推力によるピボット８分の荷重は板
ばね２２ａ。 ２２ｂの変位とばね定数とで表わされるが、板ばね２２
ａ、２２ｂの変位はわずかなものであるためピボット部
分の荷重は小さく、モーメント方向の摩擦は小さいもの
となっている。さらに、横推１ ２ 力に対して板ばね２２ａ、２２ｂは剛結合となっていて
ピッチおよびヨーの支点となっており、ロケットモータ
４はピボット部分を中心にして変位しながら、ロケット
モータ４の燃焼の間において発生する推力方向（Ｘ軸方
向）およびこの推力方向に直交し且つ相互に直交するピ
ッチおよびヨーの横方向（Ｙ軸方向、Ｘ軸方向）の名刀
（Ｆｘ。 Ｆｙ　、Ｆｚ）が計測されると共に、各軸方向における
軸まわりのモーメント（Ｍｘ　、Ｍｙ　、Ｍｚ）が計測
され、ロケットモータ４の燃焼時における緒特性が評価
される。 【発明の効果】 この発明に係るロケットモータのテストスタンドでは、
ロケットモータの本体部分を六軸力センサにより支持す
ると共に、前記ロケットモータの前方部分を推力方向お
よび各モーメント方向に移動可能としかつ推力方向と直
交する横方向に移動不可能としたピボットにより支持し
、前記六軸力センサとピボットとによる両持支持の構成
としたから、ロケット・モータの取付剛性が大幅に向上
したものとなり、長さ（Ｌ）と直径（Ｄ）との比（Ｌ／
Ｄ）の大きなロケットモータの場合であっても横方向へ
の揺動が小さいものとなり、ロケットモータを含めたテ
ストスタンド系全体の動特性が向上したものとなって、
固有振動数の低下が避けられることから、ロケットモー
タの推力方向とこの推力方向に直交し且つ相互に直交す
る二つの横方向との三軸方向における名刀と、前記三軸
方向における各軸まわりのモーメントとの六成分の計測
が同時にしかも正確に行うことができるようになり、と
くに推力方向制御（ＴＶＣ）装置を備えたロケットモー
タにおいて推力方向制御装置が作動しているときのよう
に推力変化が速い場合であってもそれに対する追従性が
良好であって、横推力に対する支持も良好なものにする
ことができ、正確な計測が可能になるという著しく優れ
た効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るロケットモータのテストスタン
ドの一実施例を示す説明図、第２図は相互に直交する三
軸方向の力および前記三軸方向における各軸まわりのモ
ーメントを示す説明図である。 １・・・ロケットモータのテスＩ・スタンド、４・・・
ロケットモータ、５・・・六軸力センサ、１７・・・ピ
ボット軸部、１８・・・ピボット軸受部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロケットモータの推力方向とこの推力方向に直交
   し且つ相互に直交する二つの横方向との三軸方向におけ
   る各力と、前記三軸方向における各軸まわりのモーメン
   トとの六成分を測定する六軸力センサを用いたロケット
   モータのテストスタンドにおいて、前記ロケットモータ
   の本体部分を前記六軸力センサにより支持すると共に、
   前記ロケットモータの前方部分を前記推力方向および各
   モーメント方向に移動可能としかつ推力方向と直交する
   横方向に移動不可能としたピボットにより支持する構成
   としたことを特徴とするロケットモータのテストスタン
   ド。