JPH0460488A - Drop tower type microgravity testing device - Google Patents
Drop tower type microgravity testing deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ドロップタワー式微小重力試験装置に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a drop tower type microgravity testing device.
第2図は従来のドロップタワー式微小重力試験装置の断
面図である。この装置は宇宙船内で生しる微小重力状態
を自由落下によって一時的に(約2.5秒)発生させて
微/Jl功9影響を調べる装置であり、図には、宇宙船
の燃料タンク内の燃料の挙動を調査する場合の機器が示
しである。勿論本装置は他の調査目的にも使うことがで
きるものである。FIG. 2 is a sectional view of a conventional drop tower type microgravity testing device. This device temporarily (approximately 2.5 seconds) generates the microgravity state that occurs inside a spacecraft through free fall to investigate the effects of microgravity on the spacecraft's fuel tank. The equipment used to investigate the behavior of fuel within a tank is shown below. Of course, this device can also be used for other research purposes.
図において、1は約45m程度の高さの試験基、2は同
試験塔内の下部に充填されている制動用の砂、3は同試
験塔上方の固定部、4は同固定部に設けられている吊り
具、5は同吊り具の下端に設けられているt磁石、6は
その内部に観測装置な゛どを備えた試験箱、7は同試験
箱の上部に設けられた金属製の吸着板であり、前記の電
磁石5によって吸着され、試験箱6を保持するものであ
る。In the figure, 1 is a test base with a height of about 45 m, 2 is sand for braking that is filled in the lower part of the test tower, 3 is a fixed part above the test tower, and 4 is installed in the fixed part. 5 is a T-magnet installed at the lower end of the hanging device, 6 is a test box equipped with an observation device, etc. inside the hanging device, and 7 is a metal piece installed at the top of the test box. This is a suction plate which is attracted by the electromagnet 5 and holds the test box 6.
8は試験箱6の下部に取付けられ下方に伸延している槍
形制動棒、9.10.11、および12はそれぞれ本装
置において実験を行い観測を支障な〈実施するための制
御機器、バッテリ、テレメー夕、およびビデオカメラで
ある。13は本装置を用いて行われる実験の対象物とし
ての宇宙船の燃料タンク模型、I4は同タンク模型の中
に貯えられ、その挙動が観測される液体燃料である。1
5は上述の符号6〜14を付したものの総体であって、
以下これを試験体と呼ぶ。16および17はそれぞれ吊
り具4および試験基1に保持されている滑車、18は一
端が前記試験箱6の上部に取付けられ、中間部において
、前記滑車16.17に掛は回され、他端に後述のカウ
ンターウェイトが取付けられているワイヤロープ、19
は上記のカウンターウェイトである。このカウンターウ
ェイトは金属の塊等からなる錘であり、試験体15の質
量の約1/15程度の質量のものである。8 is a lance-shaped brake rod attached to the lower part of the test box 6 and extends downward; 9, 10, 11, and 12 are control equipment and batteries for carrying out experiments and observations in this apparatus, respectively. , telemetry, and video camera. Reference numeral 13 is a model fuel tank of a spacecraft as the object of the experiment conducted using this device, and I4 is a liquid fuel stored in the tank model whose behavior is observed. 1
5 is the total of the above-mentioned items numbered 6 to 14,
Hereinafter, this will be referred to as a test specimen. Pulleys 16 and 17 are held on the hanger 4 and test base 1, respectively; one end of 18 is attached to the upper part of the test box 6; A wire rope to which a counterweight described below is attached, 19
is the counterweight above. This counterweight is a weight made of a metal lump or the like, and has a mass of about 1/15 of the mass of the test specimen 15.
本装置によって実験を行う時は、まず吸着板7を介して
試験体15を保持している電磁石5への通電が断たれる
。この時、試験体15は塔内で落下し、カウンターウェ
イト19はワイヤロープ18を介して試験体15に引張
られて上方へ移動する。試験体15が落下している時に
は、試験箱6の内部には微小重力(微小重量)状態が発
生する。試験体15の落下は約2.5秒続き、塔の下部
の砂に達した時、槍形制動棒8の作用によって止まる。When conducting an experiment using this apparatus, first, the power to the electromagnet 5 holding the test specimen 15 is cut off via the suction plate 7. At this time, the test specimen 15 falls within the tower, and the counterweight 19 is pulled by the test specimen 15 via the wire rope 18 and moves upward. When the test specimen 15 is falling, a microgravity (microweight) state occurs inside the test box 6. The fall of the specimen 15 lasts approximately 2.5 seconds and is stopped by the action of the lance-shaped brake rod 8 when it reaches the sand at the bottom of the tower.
前記微小重力(微小重量)状態における液体燃料I4の
挙動はビデオカメラ12によって記録される。制御機器
9、バッテリ10、およびテレメータ11は上記観測を
支援するために用いられる。The behavior of the liquid fuel I4 in the microgravity (microweight) state is recorded by the video camera 12. Control equipment 9, battery 10, and telemeter 11 are used to support the above observations.
上記の実験において、カウンターウェイト19が取付け
られていない時は、試験体の落下は完全な自由落下とな
り、試験箱の内部において、いわゆる無重力(無重量)
状態が発生する。この時には、試験対象の流体の性質の
うちで、表面張力の影響だけが残り、実験で確認したい
表面張力と重力および慣性力の相関関係についてのデー
タを取得することができない。そこで、試験体の完全な
自由落下ではなく、落下中にもある程度の束縛を与える
ことが必要となる。カウンターウェイトI9は、この束
縛を与えるよう作用するもので、これによって、本装置
は、無重力ではなく、微小重力の試験を行うことができ
る。In the above experiment, when the counterweight 19 was not attached, the test specimen fell completely free, and inside the test box, there was a so-called zero gravity (weightlessness).
A condition occurs. At this time, among the properties of the fluid to be tested, only the influence of surface tension remains, and it is not possible to obtain data on the correlation between surface tension, gravity, and inertial force, which we would like to confirm through experiments. Therefore, rather than allowing the test specimen to fall completely freely, it is necessary to provide some restraint during the fall. The counterweight I9 acts to provide this restraint, allowing the device to perform microgravity rather than weightless tests.
上記試験装置において、試験体15は、落下していくに
つれて対気速度が増加し、その空気抵抗によって、試験
箱6に落下方向とは反対向きの力が作用し、これによっ
て試験箱6の内部の物体には、これに対する反作用とし
て、落下方向に試験箱6の床を押す慣性力が発生する。In the above test apparatus, the airspeed of the test specimen 15 increases as it falls, and due to the air resistance, a force in the opposite direction to the falling direction acts on the test box 6, which causes the inside of the test box 6 to As a reaction to this, an inertial force is generated in the object that pushes the floor of the test box 6 in the falling direction.
この慣性力の大きさは試験体の対気速度の増加につれて
増加する。この慣性力は、カウンターウェイト19の作
用によって、試験箱の中の物体に作用している微小重力
に追加されることになる。このため、本装置においては
、試験体の落下初期と後期とでは微小重力が変化するこ
とになる。すなわち、試験条件が一定に保たれないこと
になる。このような試験条件の意図していない変化は観
測にとって好ましくない。The magnitude of this inertial force increases as the airspeed of the test specimen increases. This inertial force will be added to the microgravity acting on the object in the test box due to the action of the counterweight 19. Therefore, in this device, the microgravity changes between the early stage and late stage of the fall of the test specimen. In other words, the test conditions are not kept constant. Such unintended changes in test conditions are unfavorable for observation.
本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、試験体が落下
中に、試験箱内部の試験対象物に加わる微小重力を、一
定あるいは所定のパターンに沿って発生させることので
きる微小重力試験装置を提供しようとするものである。The present invention solves the above-mentioned drawbacks of the prior art, and provides a microgravity testing device that can generate microgravity applied to the test object inside the test box while the test object is falling, in a constant or predetermined pattern. This is what we are trying to provide.
本発明は上記課題を解決したものであって、内部に試験
対象物と観測装置とを備えた試験体をワイヤロープを介
してカウンターウェイトと連結し、上方に設けられた滑
車によって前記ワイヤロープを介して前記試験体とカウ
ンターウェイトとを吊り下げ、試験体を落下させて微小
重力試験を行うドロップタワー式微小重力試験装置にお
いて、下部に液体排出孔を有する容器と同容器内に貯留
された液体とから前記カウンターウェイトを構成し、試
験体の落下中に同液体排出孔から同容器内の液体を排出
させることを特徴とするドロップタワー式微小重力試験
装置に関するものである。The present invention has solved the above-mentioned problems, and consists of connecting a test specimen equipped with a test object and an observation device inside to a counterweight via a wire rope, and connecting the wire rope with a pulley provided above. In a drop tower type microgravity test device in which the test specimen and a counterweight are suspended through a counterweight and the test specimen is dropped to perform a microgravity test, a container having a liquid discharge hole at the bottom and a liquid stored in the container are used. The present invention relates to a drop tower type microgravity testing apparatus, characterized in that the counterweight is configured from the above, and the liquid in the container is discharged from the liquid discharge hole while the test specimen is falling.
本発明の装置においては、試験体の落下中に、カウンタ
ーウェイトは液体を放出してその質量が徐々に小さくな
る。空気抵抗による減速、すなわち進行方向と逆向きの
加速度が無いものとすれば、上記カウンターウェイトの
質量減少に伴って、試験体の加速度は、その落下中に増
加する。したがってこれが、空気抵抗による上記の逆向
きの加速度を相殺するので、試験体の加速度を調節する
ことができる。これによって、試験体内の試験対象物に
加わる微小重力を一定または所定のパターンに沿って発
生させることができる。In the device of the invention, during the fall of the test specimen, the counterweight releases liquid and its mass gradually decreases. Assuming there is no deceleration due to air resistance, that is, no acceleration in the opposite direction to the traveling direction, the acceleration of the test specimen increases during its fall as the mass of the counterweight decreases. This therefore cancels out the aforementioned adverse acceleration due to air resistance, so that the acceleration of the test specimen can be adjusted. As a result, microgravity applied to the test object within the test body can be generated along a constant or predetermined pattern.
[実施例]
第1図は本発明の一実施例の断面図である。図において
、20は従来のカウンターウェイトとは異る構造のカウ
ンターウェイトである。21は同カウンターウェイトの
一部をなす容器で、例えば金属製のものである。22は
同容器の下部に設けられた排水孔、23は同容器内部に
貯留されている水である。排水孔22は試験開始前は閉
じられており、試験体15の落下開始と同時に開放され
、試験体の落下中は水の放出が続く。上記以外の部分の
構造・作用は従来の装置と同じである。[Embodiment] FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the present invention. In the figure, 20 is a counterweight having a structure different from conventional counterweights. A container 21 is a part of the counterweight, and is made of metal, for example. 22 is a drainage hole provided at the bottom of the container, and 23 is water stored inside the container. The drainage hole 22 is closed before the test starts, and is opened at the same time as the test specimen 15 starts falling, and water continues to be discharged while the test specimen 15 is falling. The structure and operation of the parts other than those mentioned above are the same as those of the conventional device.
本装置においては、試験体15の落下中に、カウンター
ウェイト20は水を放出してその質量が徐々に小さくな
る。これに伴って、空気抵抗による減速、すなわち進行
方向と逆向きの加速度が無いものとすれば、試験体の加
速度は、その落下中に増加する。したがってこれが、空
気抵抗による上記逆向きの加速度を相殺するので、試験
体の加速度を一定または所定の変化をさせることができ
る。カウンターウェイトの排水孔22の断面積を変更す
ることによって、加速度の値を調節することができる。In this device, while the test specimen 15 is falling, the counterweight 20 releases water and its mass gradually decreases. Along with this, assuming there is no deceleration due to air resistance, that is, no acceleration in the opposite direction to the direction of travel, the acceleration of the test object increases during its fall. Therefore, since this cancels out the above-mentioned opposite acceleration due to air resistance, the acceleration of the test specimen can be kept constant or changed in a predetermined manner. By changing the cross-sectional area of the drain hole 22 of the counterweight, the value of acceleration can be adjusted.
なお上記実施例において、試験体が、−辺1.5mの正
方形の底面を有し、重量が1500kgである場合、従
来の装置では落下時間2.5秒後の空気抵抗による逆方
向加速度は0.07Gであった。この加速度を相殺する
ために、カウンターウェイト内に105kgの水を貯え
、2.5秒間でこれを放出することによって、落下開始
時の加速度と、2.5秒後の加速度とを等しくすること
ができた。In the above example, if the test specimen has a square base with side length 1.5 m and weighs 1500 kg, the backward acceleration due to air resistance after falling for 2.5 seconds is 0 in the conventional device. It was .07G. To offset this acceleration, by storing 105 kg of water in the counterweight and releasing it over 2.5 seconds, the acceleration at the beginning of the fall is made equal to the acceleration 2.5 seconds later. did it.
空気抵抗が無いとした時、カウンターウェイトの質量減
少によって試験体の加速度を増加させることができる理
由を数式で示せば次のようになる。Assuming there is no air resistance, the reason why the acceleration of the test specimen can be increased by reducing the mass of the counterweight can be expressed mathematically as follows.
座標軸をワイヤロープに沿って設定し、試験体15の落
下する方向を正とする。座標はXであられす。また重力
加速度をg、試験体の質量をM、カウンターウェイトの
質量をmとし、ワイヤロープの質量を無視する。この時
、試験体に加わる重力は正方向にMg、カウンターウェ
イトに加わる重力は負方向にmgとなる。また試験体と
カウンターウェイトはワイヤロープによって連結されて
一体となって移動するので慣性力は(M−!−m)d2
x/dt2となる。したがって運動方程式はとなる。し
たがって、試験体とカウンターウェイトとが一体となっ
たものの加速度は、
d”xM−m
となる。The coordinate axes are set along the wire rope, and the direction in which the test specimen 15 falls is set as positive. The coordinate is X. Further, the gravitational acceleration is g, the mass of the test object is M, the mass of the counterweight is m, and the mass of the wire rope is ignored. At this time, the gravity applied to the test specimen is Mg in the positive direction, and the gravity applied to the counterweight is mg in the negative direction. Also, since the test specimen and counterweight are connected by a wire rope and move as one, the inertia force is (M-!-m)d2
x/dt2. Therefore, the equation of motion becomes. Therefore, the acceleration of the test object and the counterweight combined is d"xM-m.
したがって、カウンターウェイトの質量mが減少した時
、試験体とカウンターウェイトとが一体となったものの
加速度d2x/dt”は増加する。Therefore, when the mass m of the counterweight decreases, the acceleration d2x/dt'' of the test object and the counterweight combined increases.
以上詳述したように、本実施例の装置においては、排水
するカウンターウェイトの作用によって、意図していな
い試験条件の変化を防ぎ、試験体内の試験対象物に加わ
る微小重力を一定または所定のパターンに沿って発生さ
せることができる。As detailed above, in the apparatus of this example, the action of the counterweight that drains water prevents unintended changes in test conditions, and the microgravity applied to the test object in the test body is controlled in a constant or predetermined pattern. can be generated along.
本発明のドロップタワー式微小重力試験装置においては
、下部に液体排出孔を有する容器と同容器内に貯留され
た液体とからカウンターウェイトを構成し、試験体の落
下中に同液体排出孔から同容器内の液体を排出させるの
で、試験体内の試験対象物に加わる微小重力を一定また
は所定のパターンに沿って発生させることができる。In the drop tower type microgravity test apparatus of the present invention, a counterweight is constructed from a container having a liquid discharge hole at the bottom and the liquid stored in the container, and the liquid is discharged from the liquid discharge hole while the test specimen is falling. Since the liquid in the container is discharged, microgravity applied to the test object in the test body can be generated in a constant or predetermined pattern.
第1図は本発明の一実施例の断面図、第2図は従来のド
ロップタワー式微小重力試験装置の断面図である。
1・・・試験基、 2・・・制動用の砂、3・・・固定
部、 4・・・吊り具、 5・・・電磁石、6・・・試
験箱、 7・・・吸着板、
8・・・槍形制動棒、 9・・・制御機器、10・・・
バッテリ、 11・・・テレメータ、12・・・ビデ
オカメラ、
13・・・燃料タンク模型、 14・・・液体燃料、1
5・・・試験体(符号6〜14を付したものの総体)、
16・・・滑車、 17・・・滑車、18・・・
ワイヤロープ、
19・・・カウンターウェイト、
20・・・カウンターウェイト、
21・・・容器、 22・・・排水孔、 23・・・水
。
代理人 弁理士 坂 間 暁 外2名PJ1閃FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a conventional drop tower type microgravity testing apparatus. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Test base, 2...Sand for braking, 3...Fixing part, 4...Hanging device, 5...Electromagnet, 6...Test box, 7...Adsorption plate, 8...Lance-shaped brake rod, 9...Control equipment, 10...
Battery, 11... Telemeter, 12... Video camera, 13... Fuel tank model, 14... Liquid fuel, 1
5... Test specimen (total of those labeled 6 to 14),
16...pulley, 17...pulley, 18...
Wire rope, 19... Counterweight, 20... Counterweight, 21... Container, 22... Drain hole, 23... Water. Agent Patent attorney Akira Sakama and 2 other PJ1 Sen
Claims (1)
ロープを介してカウンターウェイトと連結し、上方に設
けられた滑車によって前記ワイヤロープを介して前記試
験体とカウンターウェイトとを吊り下げ、試験体を落下
させて微小重力試験を行うドロップタワー式微小重力試
験装置において、下部に液体排出孔を有する容器と同容
器内に貯留された液体とから前記カウンターウェイトを
構成し、試験体の落下中に同液体排出孔から同容器内の
液体を排出させることを特徴とするドロップタワー式微
小重力試験装置。A test specimen equipped with a test object and an observation device inside is connected to a counterweight via a wire rope, and the test specimen and counterweight are suspended via the wire rope by a pulley provided above, In a drop tower type microgravity test device that performs a microgravity test by dropping a test specimen, the counterweight is made up of a container with a liquid discharge hole at the bottom and the liquid stored in the container, and the counterweight is configured to prevent the test specimen from falling. A drop tower type microgravity testing device characterized by discharging the liquid in the container from the liquid discharge hole inside the container.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2170123A JPH0460488A (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Drop tower type microgravity testing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2170123A JPH0460488A (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Drop tower type microgravity testing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0460488A true JPH0460488A (en) | 1992-02-26 |
Family
ID=15899072
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2170123A Pending JPH0460488A (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Drop tower type microgravity testing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0460488A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5786429A (en) * | 1996-04-18 | 1998-07-28 | Hercules Incorporated | Highly branched polyamidoamines and their preparation |
CN103217283A (en) * | 2013-04-11 | 2013-07-24 | 北京控制工程研究所 | Method for verifying guide plate performance microgravity tests in plate type propellant management device |
-
1990
- 1990-06-29 JP JP2170123A patent/JPH0460488A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5786429A (en) * | 1996-04-18 | 1998-07-28 | Hercules Incorporated | Highly branched polyamidoamines and their preparation |
US5902862A (en) * | 1996-04-18 | 1999-05-11 | Hercules Incorporated | Highly branched polyamidoamines and their preparation |
CN103217283A (en) * | 2013-04-11 | 2013-07-24 | 北京控制工程研究所 | Method for verifying guide plate performance microgravity tests in plate type propellant management device |
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