JPH06123680A - Agravic drop testing device - Google Patents
Agravic drop testing deviceInfo
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- JPH06123680A JPH06123680A JP4274281A JP27428192A JPH06123680A JP H06123680 A JPH06123680 A JP H06123680A JP 4274281 A JP4274281 A JP 4274281A JP 27428192 A JP27428192 A JP 27428192A JP H06123680 A JPH06123680 A JP H06123680A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、実験物を高所から自由
落下させ人工的に無重量状態を実現する無重量落下試験
装置に係わり、特に、落下する実験物の良好な制動を行
うことが可能な無重量落下試験装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a weightless drop test apparatus for artificially dropping a test object from a high place to realize a weightless state, and in particular, to perform good braking of a falling test object. A weightless drop test device capable of
【０００２】[0002]
【従来の技術】無重量落下試験装置は、実験物、または
実験物を装填したカプセルを落下させて人工的に無重量
状態を実現し、種々の実験を行うものである。カプセル
は自由落下するため速度が増加するが、実験物の特性等
を測定するため制動をかけて実験物を停止させる必要が
ある。このため、通常は、無重量落下試験装置に実験物
を制動するための制動区画（制動手段）が設けられてい
る。2. Description of the Related Art A weightless drop tester is used to artificially realize a weightless state by dropping a test article or a capsule loaded with the test article and perform various experiments. The speed of the capsule increases because it falls freely, but it is necessary to stop the experiment by braking to measure the characteristics of the experiment. For this reason, the weightless drop test apparatus is usually provided with a braking section (braking means) for braking the test article.
【０００３】上記のような無重量落下試験装置として
は、特開昭６２−２９２６００号公報に記載のように、
サンドピットを設け、これにカプセルを侵徹して制動を
かけ停止させるものや（これを、第１の従来技術とい
う）、特開平３−１７６３００号公報に記載のように、
例えば空気等の圧縮性の気体を充填した気体バネを設
け、カプセルの運動エネルギーを気体バネ内の気体の圧
縮エネルギーに変換し、同時に弁操作により気体を抜い
て制動力または制動後の反発力を加減するものや（これ
を、第２の従来技術という）、特開昭６３−２５８３０
０号公報に記載のように、チャンバ及び逆止弁を設け、
カプセルを制動し圧縮された空気をチャンバに導き、そ
の圧力で逆止弁が閉弁することにより、圧縮された空気
が逆流してカプセルが反発しないようにするものがある
（これを、第３の従来技術という）。As a weightless drop test apparatus as described above, as described in JP-A-62-292600,
A sand pit is provided, and a capsule is penetrated into the sand pit to brake and stop the capsule (this is referred to as a first conventional technique), as described in JP-A-3-176300.
For example, a gas spring filled with a compressible gas such as air is provided, and the kinetic energy of the capsule is converted into the compression energy of the gas in the gas spring. At the same time, the valve operation removes the gas to generate the braking force or the repulsive force after braking. What is adjusted (this is referred to as second prior art), Japanese Patent Laid-Open No. 63-25830.
A chamber and a check valve are provided as described in Japanese Patent No.
There is one that brakes the capsule and guides the compressed air to the chamber, and the pressure closes the check valve to prevent the compressed air from flowing back and the capsule from repulsing (this is the third Of the prior art).
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記第１の従来技術の
ようにサンドピットを設けた方式では、カプセル制動時
（突入時）の最大加速度、即ち加速度のピークが大き
く、大きな衝撃力が加わる。また、カプセルの落下制動
を繰り返すことにより、サンドピット内の砂層が固結
し、カプセル制動時の最大加速度が、更に大きくなる。
この方式においては、砂層の固結緩和のために砂を循環
させる手段をさらに設けているが、これによる効果はわ
ずかであり、砂層の固結による最大加速度の増大は回避
することができず、カプセルにかかる衝撃力を低減する
ことは困難である。In the method of providing the sandpit as in the first prior art, the maximum acceleration during capsule braking (during entry), that is, the peak of acceleration is large and a large impact force is applied. Further, by repeatedly dropping and braking the capsule, the sand layer in the sand pit is solidified, and the maximum acceleration during braking of the capsule is further increased.
In this method, a means for circulating the sand is further provided for relaxing the solidification of the sand layer, but the effect by this is slight, and the increase in the maximum acceleration due to the solidification of the sand layer cannot be avoided, It is difficult to reduce the impact force applied to the capsule.
【０００５】また、上記第２の従来技術においては、制
動後のカプセルの反発、即ちカプセルの上向きへの跳ね
返りを避けるため、落下したカプセルの運動エネルギー
により圧縮された気体の圧力を下げ、カプセルに作用す
る上向きの力を低減しなければならない。このため、圧
縮された気体バネ中の気体を抜くことが必要になる。In the second prior art, in order to avoid repulsion of the capsule after braking, that is, rebound of the capsule upward, the pressure of the gas compressed by the kinetic energy of the dropped capsule is reduced to The upward force acting must be reduced. Therefore, it is necessary to remove the gas in the compressed gas spring.
【０００６】この圧縮された気体を抜く操作は、カプセ
ルが所定の速度まで減速された状態から始めてカプセル
の減速が終了するまでに終了しなければならない。従っ
て、極めて短時間で行なう必要があり、このような難し
いタイミング制御を行うため、通常は、自動制御装置を
用いて上記操作を行う。しかし、この場合も操作のタイ
ミング制御が極めて短時間であるため、圧縮された気体
を抜く操作をカプセルの制動に同期させて行うことは非
常に困難である。即ち、圧縮気体を抜く操作が早過ぎる
と、カプセルは減速不足になり下方向に激突してしま
い、一方、圧縮気体を抜く操作が遅過ぎると、圧縮され
た気体の反発力によって上向きに跳ね返ってしまい、安
定した制動を行うことが困難となる。The operation of releasing the compressed gas must be started from the state where the capsule is decelerated to a predetermined speed, and must be completed before the deceleration of the capsule is completed. Therefore, it is necessary to perform the operation in an extremely short time, and in order to perform such difficult timing control, the above operation is usually performed using an automatic control device. However, in this case as well, since the timing control of the operation is extremely short, it is very difficult to perform the operation of removing the compressed gas in synchronization with the braking of the capsule. That is, if the operation of removing the compressed gas is too early, the capsule will be decelerated insufficiently and will collide downward, while if the operation of removing the compressed gas is too late, it will bounce upward due to the repulsive force of the compressed gas. Therefore, it becomes difficult to perform stable braking.
【０００７】さらに、上記第３の従来技術においては、
カプセルの制動時に圧縮されチャンバに導かれた空気は
逆止弁によって逆流しないが、逆止弁に至るまでの管路
に残留した空気も同様に圧縮されるため、この圧縮され
た空気により反発力が発生し、やはりカプセルが上向き
に跳ね返ってしまう。従って、安定した制動を行うこと
が困難である。Further, in the third conventional technique,
The air that is compressed and guided to the chamber during braking of the capsule does not flow back by the check valve, but the air remaining in the pipeline leading to the check valve is also compressed, so the repulsive force is generated by this compressed air. Occurs, and the capsule also bounces upward. Therefore, it is difficult to perform stable braking.
【０００８】本発明の第１の目的は、カプセル制動時の
衝撃力を低減でき、かつ制動後の跳ね返りがなく、カプ
セルを安定して制動することができる無重量落下試験装
置を提供することである。A first object of the present invention is to provide a weightless drop test apparatus capable of reducing the impact force during braking of a capsule, and having no bounce after the braking and capable of stably braking the capsule. is there.
【０００９】本発明の第２の目的は、カプセル制動時に
大きな制動力を作用させることができる無重量落下試験
装置を提供することである。A second object of the present invention is to provide a weightless drop tester capable of exerting a large braking force when braking a capsule.
【００１０】本発明の第３の目的は、カプセル制動時に
大きな制動力を作用させることができ、かつ耐久性に優
れた無重量落下試験装置を提供することである。A third object of the present invention is to provide a weightless drop test apparatus capable of exerting a large braking force during capsule braking and having excellent durability.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、本発明においては、実験物を装填したカプセル
と、前記カプセルを自由落下させる自由落下区画と、前
記カプセルを制動する制動区画とを備え、カプセルを自
由落下させて無重量状態を得る無重量落下試験装置にお
いて、前記制動区画は、内部に加圧流体が充填されると
共に、前記カプセルの落下経路に位置し前記加圧流体の
圧力により前記カプセルに摩擦制動力を与える制動通路
を有する摩擦制動手段を備える。In order to achieve the above-mentioned first object, in the present invention, a capsule loaded with a test substance, a free fall section for free fall of the capsule, and a braking section for braking the capsule. In a weightless drop test apparatus for freely dropping a capsule to obtain a weightless state, the braking section is filled with a pressurized fluid inside, and is located in a dropping path of the capsule. And a friction braking means having a braking passage for applying a friction braking force to the capsule by the pressure.
【００１２】ここで好ましくは、前記制動区画は、さら
に前記摩擦制動手段に充填される加圧流体の圧力を調整
する圧力調整手段を備える。[0012] Preferably, the braking section further comprises pressure adjusting means for adjusting the pressure of the pressurized fluid with which the friction braking means is filled.
【００１３】また、好ましくは、前記圧力調整手段は、
前記カプセルの落下タイミングに応じて前記摩擦制動手
段に充填される加圧流体の圧力を自動調整する手段を備
える。Further, preferably, the pressure adjusting means is
A means for automatically adjusting the pressure of the pressurized fluid with which the friction braking means is filled is provided according to the drop timing of the capsule.
【００１４】また、上記第１及び第２の目的を達成する
ため、前記制動通路の下端部は閉じられている。In order to achieve the first and second objects, the lower end of the braking passage is closed.
【００１５】ここで好ましくは、さらに前記摩擦制動手
段の前記制動通路の下端部位置に下向きの引張力を作用
させる引張手段を備える。Here, preferably, a pulling means for exerting a downward pulling force is provided at a lower end portion of the braking passage of the friction braking means.
【００１６】また、好ましくは、前記摩擦制動手段は複
数個あり、これら複数個の摩擦制動手段は前記カプセル
の落下経路に対して直列に配置される。Further, preferably, there are a plurality of the friction braking means, and the plurality of friction braking means are arranged in series with respect to the dropping path of the capsule.
【００１７】また、好ましくは、前記摩擦制動手段にお
いて、前記制動通路上端部の大きさが下端部の大きさよ
り大きい。Further, in the friction braking means, preferably, the size of the upper end of the braking passage is larger than the size of the lower end.
【００１８】また、好ましくは、前記制動区画は、前記
摩擦制動手段を通過した前記カプセルを制動する気体バ
ネ制動手段をさらに備える。Preferably, the braking section further comprises gas spring braking means for braking the capsule that has passed through the friction braking means.
【００１９】また、上記第１及び第３の目的を達成する
ため、前記摩擦制動手段は、その断面が少なくとも２種
類の材料を積層して構成されている。Further, in order to achieve the above first and third objects, the friction braking means is constructed by laminating at least two kinds of materials in cross section.
【００２０】また、前記自由落下区画は、好ましくは真
空である。The free fall compartment is also preferably a vacuum.
【００２１】[0021]
【作用】上記のように構成した本発明によれば、自由落
下区画において自由落下したカプセルは、制動区画に設
けられた摩擦制動手段に突入する。この摩擦制動手段に
は加圧流体が充填されていることにより、カプセル突入
時の最大加速度、即ち加速度のピークは軽減され衝撃力
も軽減される。さらに、カプセルは摩擦制動手段の制動
通路に沿って移動するが、この時、カプセルの外面と前
記制動通路とが接触し、充填された加圧流体の圧力がカ
プセルに作用することにより摩擦力が発生する。この摩
擦力が制動力となってカプセルは制動をかけられて減速
し、最終的に停止する。従って、カプセル突入時の最大
加速度を小さくして衝撃力を低減することが可能とな
り、その後カプセルは徐々に速度を減じるので反発力も
生じず制動後の跳ね返りも起こらない。これにより、カ
プセルを安定して制動することが可能となる。According to the present invention constructed as described above, the capsules that have fallen freely in the free fall compartments rush into the friction braking means provided in the braking compartments. Since the friction braking means is filled with the pressurized fluid, the maximum acceleration at the time of capsule entry, that is, the peak of acceleration is reduced and the impact force is also reduced. Further, the capsule moves along the braking passage of the friction braking means, but at this time, the outer surface of the capsule comes into contact with the braking passage, and the pressure of the pressurized fluid filled acts on the capsule, so that the friction force is generated. Occur. This frictional force becomes a braking force, and the capsule is braked to decelerate, and finally stops. Therefore, it becomes possible to reduce the maximum acceleration at the time of entering the capsule to reduce the impact force, and thereafter the capsule gradually decreases its speed, so that the repulsive force does not occur and the rebound after braking does not occur. This makes it possible to brake the capsule in a stable manner.
【００２２】また、上記制動区画に備えられた圧力調整
手段によって摩擦制動手段に充填される加圧流体の圧力
を調整することにより、カプセルに作用する摩擦力を条
件に応じて適当に設定することが可能となる。Further, by adjusting the pressure of the pressurized fluid filled in the friction braking means by the pressure adjusting means provided in the braking section, the frictional force acting on the capsule is appropriately set according to the conditions. Is possible.
【００２３】また、圧力調整手段において、カプセルの
落下タイミングに応じて摩擦制動手段に充填される加圧
流体の圧力を自動調整することにより、カプセル突入時
の最大加速度、即ち加速度のピークをさらに小さくし、
カプセルに作用する衝撃力を一層小さくすることが可能
となる。Further, the pressure adjusting means automatically adjusts the pressure of the pressurized fluid with which the friction braking means is filled according to the drop timing of the capsule, whereby the maximum acceleration at the time of capsule entry, that is, the peak of acceleration is further reduced. Then
The impact force acting on the capsule can be further reduced.
【００２４】また、摩擦制動手段の制動通路の下端部を
閉じた形状にすることにより、カプセルの外面と前記制
動通路との間に働く摩擦力だけでなく、充填した加圧流
体の圧力をもカプセルに直接作用させて制動力を増加す
ることが可能となる。また、摩擦制動手段の制動通路の
下端部位置が充填した加圧流体の圧力によって上向きに
持ち上がる場合には、引張手段によって摩擦制動手段の
この位置に下向きの引張力を作用させ上向きに持ち上が
らぬようにすればよい。Further, by making the lower end portion of the braking passage of the friction braking means closed, not only the frictional force acting between the outer surface of the capsule and the braking passage, but also the pressure of the filled pressurized fluid is exerted. It is possible to increase the braking force by directly acting on the capsule. Also, when the lower end position of the braking passage of the friction braking means is lifted upward by the pressure of the pressurized fluid filled, the pulling means applies a downward pulling force to this position of the friction braking means so that it does not lift upward. You can do this.
【００２５】また、複数個の摩擦制動手段をカプセルの
落下経路に対して直列に配置することにより、各摩擦制
動手段に充填される加圧流体の圧力を適当に設定してお
けば、例えば、カプセル突入時には最大加速度小さくし
て衝撃力を低減し、カプセルが制動通路を移動する時、
即ち減速時にはカプセルに作用させる摩擦力を大きくし
て制動力を増大させるなど、カプセルの突入から制動及
び停止までの間で適宜任意の制動力の強弱パターンを設
定することが可能となる。Further, by arranging a plurality of friction braking means in series with the dropping path of the capsule, if the pressure of the pressurized fluid filled in each friction braking means is set appropriately, for example, When the capsule rushes, the maximum acceleration is reduced to reduce the impact force, and when the capsule moves in the braking passage,
That is, it is possible to appropriately set the strength pattern of the braking force between the entry of the capsule and the braking and stopping, such as increasing the braking force by increasing the frictional force applied to the capsule during deceleration.
【００２６】また、摩擦制動手段において、制動通路の
上端部の大きさが下端部の大きさより大きい形状とする
ことによって、カプセル突入時には最大加速度を小さく
して衝撃力を低減し、カプセルが前記制動通路を移動す
る時、即ち減速時にはカプセルに作用させる摩擦力を大
きくして制動力を増大させることが可能となる。Further, in the friction braking means, by making the size of the upper end of the braking passage larger than the size of the lower end, the maximum acceleration is reduced and the impact force is reduced at the time of capsule entry, so that the capsule is braked. It is possible to increase the braking force by increasing the frictional force acting on the capsule when moving in the passage, that is, during deceleration.
【００２７】また、制動区画に、前述の第２の従来技術
に記載された気体バネ制動手段をさらに設け、上記摩擦
制動手段と併用することによって、摩擦制動手段だけで
は十分にカプセルを制動できなかった場合には、気体バ
ネ制動手段によってそのカプセルを制動することが可能
となる。この場合、摩擦制動手段でカプセルの速度が低
下した後に上記気体バネにカプセルが到達するので、従
来非常に困難であった気体バネの気体を抜く操作のタイ
ミング制御が容易になる。また、気体バネ制動手段の反
発力により跳ね返り現象が起こった場合には、摩擦制動
手段によってこの跳ね返ったカプセルをさらに制動する
ことが可能である。従って、摩擦制動手段と気体バネ手
段との併用により、カプセル制動時に大きな制動力を作
用させることが可能となる。Further, by further providing the gas spring braking means described in the above-mentioned second prior art in the braking section and using it in combination with the friction braking means, the friction braking means alone cannot sufficiently brake the capsule. In that case, the capsule can be braked by the gas spring braking means. In this case, since the capsule reaches the gas spring after the speed of the capsule is reduced by the friction braking means, the timing control of the operation of degassing the gas spring, which has been very difficult in the past, becomes easy. Further, when a rebound phenomenon occurs due to the repulsive force of the gas spring braking means, it is possible to further brake the rebound capsule by the friction braking means. Therefore, by using the friction braking means and the gas spring means together, a large braking force can be applied during capsule braking.
【００２８】また、摩擦制動手段の断面を少なくとも２
種類の材料を積層して構成することにより、摩擦制動手
段、従って無重量落下試験装置の摩擦制動能力が向上
し、また耐久性が向上する。Further, the friction braking means has a cross section of at least two.
By stacking different types of materials together, the friction braking means, and thus the weightless drop tester, has improved friction braking capabilities and improved durability.
【００２９】また、自由落下区画を真空にすることによ
り、カプセル落下時にカプセルに空気抵抗が作用しない
ので、高精度の無重量状態を実現することが可能とな
る。Further, by making the free-falling compartment a vacuum, air resistance does not act on the capsule when the capsule is dropped, so that it is possible to realize a highly accurate weightless state.
【００３０】[0030]
【実施例】本発明の第１の実施例について図１及び図４
により説明する。まず、本実施例の無重量落下試験装置
の構成について説明する。図１に示すように、本実施例
の無重量落下試験装置は、カプセル１０、自由落下区画
１０１、及び制動区画１０２により構成され、さらに自
由落下区画１０１は、自由落下部１０１Ａとカプセルリ
リース部１０１Ｂにより構成される。自由落下部１０１
Ａは、図示しない真空ポンプにより真空が保たれた横断
面が円形の真空チューブ１１を備え、またカプセルリリ
ース部１０１Ｂは、真空チューブ１１の上部に真空チュ
ーブ１１の一部として形成された真空室１１Ａ、真空室
１１Ａの外側に設けられたモータ１２、モータ１２の回
転トルクがカップリング１３を介して伝達されるシャフ
ト１４、シャフト１４を回転可能に支持する軸受１５、
シャフト１４が回転している時でも真空チューブ１１内
の真空を保つ真空軸受シール１６、シャフト１４に固定
されシャフト１４とともに回転するドラム１７、ドラム
１７に巻きつけられるロープ１８、ロープ１８に取り付
けられ電磁石の働きによりカプセル１０を把持したり解
放したりするリリース装置１９を備えている。尚、上記
真空チューブ以外の各部材は真空室１１Ａ内部に収納さ
れている。また、カプセル１０内には、無重量落下試験
の供試実験物が装填される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention is shown in FIGS.
Will be described. First, the configuration of the weightless drop test apparatus of this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the weightless drop test apparatus of this embodiment includes a capsule 10, a free fall section 101, and a braking section 102. The free fall section 101 further includes a free fall section 101A and a capsule release section 101B. It is composed of Free fall part 101
A includes a vacuum tube 11 having a circular cross section whose vacuum is kept by a vacuum pump (not shown), and the capsule release part 101B is a vacuum chamber 11A formed as a part of the vacuum tube 11 above the vacuum tube 11. A motor 12 provided outside the vacuum chamber 11A, a shaft 14 to which the rotational torque of the motor 12 is transmitted via a coupling 13, a bearing 15 that rotatably supports the shaft 14,
A vacuum bearing seal 16 for keeping the vacuum inside the vacuum tube 11 even when the shaft 14 is rotating, a drum 17 fixed to the shaft 14 and rotating with the shaft 14, a rope 18 wound around the drum 17, and an electromagnet attached to the rope 18. Is provided with a release device 19 for gripping and releasing the capsule 10. Each member other than the vacuum tube is housed inside the vacuum chamber 11A. Further, the capsule 10 is loaded with a test sample for a weightless drop test.
【００３１】また、制動区画１０２は、真空チューブ１
１の一部である真空チューブ下部１１Ｂ、真空チューブ
下部１１Ｂに取付けられ内部に空気を充填した摩擦制動
手段である気体袋１、気体袋１の内部に空気を圧送する
ポンプ２、ポンプ２より空気を送る管路３、管路３を開
閉するバルブ４、気体袋１内の圧力を検出する圧力セン
サー５を備えている。尚、上記ポンプ２、管路３、バル
ブ４及び圧力センサー５は圧力調整手段を構成する。Further, the braking section 102 is the vacuum tube 1
1, a vacuum tube lower part 11B which is a part of the vacuum tube, a gas bag 1 which is a friction braking means attached to the vacuum tube lower part 11B and filled with air therein, a pump 2 for pumping air into the gas bag 1, and an air from the pump 2 It is provided with a pipe line 3 for sending the gas, a valve 4 for opening and closing the pipe line 3, and a pressure sensor 5 for detecting the pressure in the gas bag 1. The pump 2, the conduit 3, the valve 4 and the pressure sensor 5 constitute pressure adjusting means.
【００３２】気体袋１の横断面の形状は、図２に示すよ
うに、円形をしており、この円形の横断面で区画される
円内の領域はカプセル１０の落下経路上に位置し制動通
路１Ａを構成する。また、制動通路１Ａの内面は後述す
るようにしてカプセル１０に摩擦力を及ぼす摩擦面１Ｂ
を形成している。尚、気体袋の横断面の形状は必ずしも
上記のように円形である必要はなく、例えば図３にその
変形例を示すように、制動通路２０１Ａが２本の直線で
区画される領域となるように気体袋２０１の形状を変更
してもよい。この場合は、制動通路２０１Ａの両側の面
が摩擦面２０１Ｂとなる。As shown in FIG. 2, the shape of the cross section of the gas bag 1 is circular, and the area within the circle defined by this circular cross section is located on the drop path of the capsule 10 and is braked. It constitutes the passage 1A. The inner surface of the braking passage 1A has a friction surface 1B that exerts a frictional force on the capsule 10 as described later.
Is formed. The shape of the cross section of the gas bag does not necessarily have to be circular as described above. For example, as shown in a modified example of FIG. 3, the braking passage 201A is a region defined by two straight lines. The shape of the gas bag 201 may be changed. In this case, the surfaces on both sides of the braking passage 201A become the friction surfaces 201B.
【００３３】図１に戻り、気体袋１は、両端がラッパ状
に開いたチューブ状の形状をしており、このラッパ状の
両端部分が真空チューブ下部１１Ｂに取り付けられてい
る。また、気体袋１においては、内部に加圧流体を充填
しても漏れないよう真空チューブ下部１１Ｂとの取付け
部にはシール性が付与されている。気体袋１には、バル
ブ４を開くことによって空気が充填されるが、この空気
の圧力は圧力センサー５にて検出され、所定の圧力に設
定後、バルブ４を閉じて空気の充填が停止される。Returning to FIG. 1, the gas bag 1 has a tube shape with both ends open like a trumpet, and both ends of the trumpet are attached to the vacuum tube lower portion 11B. Further, in the gas bag 1, a sealing property is given to a mounting portion with the vacuum tube lower portion 11B so that the gas bag 1 does not leak even if it is filled with a pressurized fluid. The gas bag 1 is filled with air by opening the valve 4. The pressure of this air is detected by the pressure sensor 5, and after the pressure is set to a predetermined value, the valve 4 is closed to stop the air filling. It
【００３４】次に、本実施例の無重量落下試験装置の動
作について説明する。カプセル１０は、始め、リリース
装置１９の電磁石が通電状態になることによりロープ１
８に吊り下げられている。そして、リリース装置１９の
電磁石の電流を切ることにより、カプセル１０は解放
（以下、リリースという）される。リリースされたカプ
セル１０は、地球との間に働く引力により真空チューブ
１１中を自由落下して行き、制動区画１０２に至り、気
体袋１の上端部より制動通路１Ａに突入する。さらに、
カプセルは制動通路１Ａに沿って移動するが、この時、
カプセル１０の外面と摩擦面１Ｂとが接触し、空気の圧
力がカプセル１０に作用することにより摩擦力が発生す
る。この摩擦力が制動力となってカプセル１０は制動を
かけられ減速しながら制動通路１Ａに沿って下方へ移動
し、最終的に停止する。上記のように、気体袋１には空
気が充填されているので、カプセル突入時の最大加速
度、即ち加速度のピークは軽減され衝撃力も軽減され
る。また、制動通路１Ａに沿ってカプセルは徐々に速度
を減じるので反発力も生じず制動後の跳ね返りも起こら
ない。Next, the operation of the weightless drop test apparatus of this embodiment will be described. The capsule 10 starts from the rope 1 when the electromagnet of the release device 19 is energized.
It is suspended at 8. Then, by cutting off the electric current of the electromagnet of the release device 19, the capsule 10 is released (hereinafter referred to as release). The released capsule 10 freely falls in the vacuum tube 11 by the attractive force acting with the earth, reaches the braking section 102, and rushes into the braking passage 1A from the upper end of the gas bag 1. further,
The capsule moves along the braking passage 1A, but at this time,
The outer surface of the capsule 10 comes into contact with the friction surface 1B, and the pressure of air acts on the capsule 10 to generate a friction force. This frictional force becomes a braking force, and the capsule 10 is braked and moves downward along the braking passage 1A while decelerating, and finally stops. As described above, since the gas bag 1 is filled with air, the maximum acceleration at the time of capsule entry, that is, the peak of acceleration is reduced and the impact force is also reduced. Further, since the capsule gradually decreases its speed along the braking passage 1A, repulsive force is not generated and rebound after braking does not occur.
【００３５】無重量落下試験が完了した後は、モータ１
２を回転させ、ドラム１７からロープ１８を巻き出し、
リリース装置１９の電磁石に通電してカプセル１０をロ
ープ１８に繋合させ、さらにモータ１２によってロープ
１８を巻き上げてカプセル１０を上昇させ、図１に示す
元の位置にカプセル１０を戻す。After the weightless drop test is completed, the motor 1
Rotate 2 to unwind the rope 18 from the drum 17,
The electromagnet of the release device 19 is energized to connect the capsule 10 to the rope 18, and the motor 12 further winds the rope 18 to raise the capsule 10 and return the capsule 10 to the original position shown in FIG.
【００３６】ここで、上記無重量落下試験装置ににおい
て、カプセルの運動エネルギーとカプセル制動時の摩擦
力の関係について説明する。図４に示すように、気体袋
１に充填される空気圧力をｐ、摩擦係数をμ、カプセル
の有効表面積をａ（図示していない）とすると、カプセ
ルに作用する摩擦力Ｆは（１）式のように表される。 Ｆ＝ｐμａ ・・・（１） また、カプセルの運動エネルギーをＥ、カプセルの重量
をＷ、カプセル１０の落下距離をＬ（図１参照）、カプ
セルの制動長さをＳ（図１参照）とすると、これらと上
記摩擦力Ｆとの間には（２）式の関係がある。 Ｅ＝ＷＬ＝ＦＳ ・・・（２） 上記（１）式及び（２）式により、カプセルに作用する
摩擦力Ｆはカプセル１０の有効表面積ａと空気圧力ｐと
で決まり、制動長さＳは摩擦力Ｆによって決まる。そし
てカプセルの運動エネルギーＥは摩擦力Ｆによって主と
して熱エネルギーに変換される。The relationship between the kinetic energy of the capsule and the frictional force during braking of the capsule in the above weightless drop test apparatus will be described. As shown in FIG. 4, when the air pressure with which the gas bag 1 is filled is p, the friction coefficient is μ, and the effective surface area of the capsule is a (not shown), the frictional force F acting on the capsule is (1). It is expressed as an expression. F = pμa (1) Further, the kinetic energy of the capsule is E, the weight of the capsule is W, the falling distance of the capsule 10 is L (see FIG. 1), and the braking length of the capsule is S (see FIG. 1). Then, there is a relationship of equation (2) between these and the frictional force F. E = WL = FS (2) From the above formulas (1) and (2), the frictional force F acting on the capsule is determined by the effective surface area a of the capsule 10 and the air pressure p, and the braking length S is Determined by frictional force F. The kinetic energy E of the capsule is mainly converted into thermal energy by the frictional force F.
【００３７】次に、カプセル外径及び摩擦面の穴径と制
動能力との関係について説明する。カプセルの外径を
Ｄ、摩擦面の穴径をｄとすると、Ｄ≧ｄである場合にカ
プセルを制動する能力が大きい。これは、カプセル外径
より摩擦面の穴径が小さい場合には、カプセルの外面が
気体袋の摩擦面で押しつけられ、気体袋内に充填された
空気の圧力を直接カプセルに作用させることができるた
めである。また、気体袋内の空気の圧力を変えることに
より、カプセルに作用させる摩擦力、即ち制動力を変え
ることができるので、任意の制動能力を得ることもでき
る。Next, the relationship between the capsule outer diameter, the hole diameter of the friction surface and the braking ability will be described. When the outer diameter of the capsule is D and the hole diameter of the friction surface is d, the ability to brake the capsule is large when D ≧ d. This is because when the hole diameter of the friction surface is smaller than the outer diameter of the capsule, the outer surface of the capsule is pressed by the friction surface of the gas bag, and the pressure of the air filled in the gas bag can be directly applied to the capsule. This is because. Further, since the frictional force acting on the capsule, that is, the braking force can be changed by changing the pressure of the air in the gas bag, it is possible to obtain an arbitrary braking ability.
【００３８】一方、Ｄ＜ｄの場合には、カプセル外径よ
り摩擦面の穴径が大きいため、カプセル外面を摩擦面で
直接押しつけることができず、気体袋内の空気の圧力を
直接カプセルに作用させることができきない。従って、
気体袋の圧力の大きさを変えても、制動力を変えること
ができないので、上記のような任意の制動能力を得るこ
とができない。On the other hand, in the case of D <d, since the hole diameter of the friction surface is larger than the outer diameter of the capsule, the outer surface of the capsule cannot be directly pressed by the friction surface, and the air pressure in the gas bag is directly applied to the capsule. I can't make it work. Therefore,
Even if the magnitude of the pressure of the gas bag is changed, the braking force cannot be changed, so that the above-mentioned arbitrary braking ability cannot be obtained.
【００３９】しかし、本実施例の場合は、気体袋の上部
では、自由落下状態のカプセルが気体袋上端部より制動
通路に突入する際にスムーズに突入できるようにＤ＞ｄ
とし、それよりも下の部分では、カプセルが摩擦面に沿
って移動する際に大きな制動能力が得られるようＤ≦ｄ
とするのが望ましいといえる。However, in the case of this embodiment, D> d so that the capsule in the free fall state can smoothly enter the braking passage from the upper end of the gas bag at the upper part of the gas bag.
In the portion below that, D ≦ d so that a large braking ability is obtained when the capsule moves along the friction surface.
Can be said to be desirable.
【００４０】以上のように本実施例によれば、制動区画
１０２に空気を充填した摩擦制動手段である気体袋１を
備えるので、カプセル突入時の最大加速度を軽減し衝撃
力も軽減することができる。さらに、制動通路１Ａに沿
ってカプセルが移動する時に、摩擦面１Ｂから受ける空
気の圧力に起因した摩擦力をカプセル１０の制動力とし
て利用するので、制動後の反発力も生じずカプセルが跳
ね返るこもない。これにより、カプセルを安定して制動
することができる。As described above, according to the present embodiment, since the gas bag 1 which is the friction braking means in which the braking compartment 102 is filled with air is provided, the maximum acceleration at the time of entering the capsule and the impact force can be reduced. . Further, when the capsule moves along the braking passage 1A, the friction force caused by the pressure of the air received from the friction surface 1B is used as the braking force of the capsule 10, so that the repulsive force after braking does not occur and the capsule does not bounce. . As a result, the capsule can be braked stably.
【００４１】また、圧力調整手段を構成するポンプ２、
管路３、バルブ４、及び圧力センサー５によって気体袋
１の圧力が調整され、カプセル１０に作用する摩擦力を
条件に応じて適当に設定することができる。The pump 2, which constitutes the pressure adjusting means,
The pressure of the gas bag 1 is adjusted by the conduit 3, the valve 4, and the pressure sensor 5, and the frictional force acting on the capsule 10 can be appropriately set according to the conditions.
【００４２】次に、本発明の第２の実施例について図５
及び図６により説明する。本実施例は、第１の実施例に
おいて、カプセルの落下タイミングに応じて気体袋に充
填される加圧流体の圧力を自動調整するものである。自
由落下したカプセルが制動区画に突入する際には、カプ
セルには大きな衝撃力がかかり、この時の最大加速度、
即ち加速度のピークは、従来の無重力落下試験装置にお
いては１０Ｇ（Ｇは重力加速度を表す）程度にも達する
ことがあった。第１の実施例では、摩擦制動手段に空気
が充填されていることによってカプセル突入時の最大加
速度はある程度軽減され衝撃力も軽減されるが、実験に
よってはわずかな衝撃力でも問題になることがある。そ
こで、本実施例では制動区画をこのような衝撃力が発生
しないような構成とする。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
And FIG. 6 will be described. In the present embodiment, in the first embodiment, the pressure of the pressurized fluid filled in the gas bag is automatically adjusted according to the drop timing of the capsule. When the free-falling capsule rushes into the braking compartment, a large impact force is applied to the capsule, and the maximum acceleration at this time,
That is, the peak of acceleration sometimes reaches about 10 G (G represents gravitational acceleration) in the conventional weightless drop test apparatus. In the first embodiment, since the friction braking means is filled with air, the maximum acceleration at the time of capsule entry is reduced to some extent and the impact force is also reduced, but even a slight impact force may cause a problem in some experiments. . Therefore, in this embodiment, the braking section is configured so that such an impact force is not generated.
【００４３】以下にその構成を説明する。図５に示すよ
うに、本実施例の制動区画１０２ａは、真空チューブ下
部１１Ｂに取付けられた気体袋１、気体袋１内の圧力を
検出する圧力センサー５、気体袋１の内部に空気を送る
２つの管路２１及び２２、管路２１，２２をそれぞれ開
閉するバルブ２３及び２４、バルブ２３，２４の上流側
にそれぞれ設けられ減圧弁２５及び２６、減圧弁２５，
２６に共通に空気を圧送するポンプ２７、気体袋１の上
端部に設置されカプセルが通過したことを検出するフォ
トセンサー２８、圧力センサー５からの気体袋１内の圧
力値の検出信号及びフォトセンサー２８からの検出信号
を入力しバルブ２３及び２４に開閉の指令信号を送るコ
ントローラ２９によって構成されている。また、上記減
圧弁２５の設定圧力ｐ1は減圧弁２６の設定圧力ｐ2より
も高く設定される。さらに、ポンプ２７の運転はコント
ローラ２８によって制御される。これ以外の構成は第１
の実施例と同様である。The structure will be described below. As shown in FIG. 5, the braking section 102a of the present embodiment sends air into the gas bag 1 attached to the lower part 11B of the vacuum tube, a pressure sensor 5 for detecting the pressure in the gas bag 1, and the inside of the gas bag 1. Two pipes 21 and 22, valves 23 and 24 that open and close the pipes 21 and 22, respectively, and pressure reducing valves 25 and 26, which are provided on the upstream sides of the valves 23 and 24, respectively,
A pump 27 for sending air to 26 in common, a photo sensor 28 installed at the upper end of the gas bag 1 for detecting passage of the capsule, a detection signal of the pressure value in the gas bag 1 from the pressure sensor 5, and a photo sensor. The controller 29 receives a detection signal from the controller 28 and sends an opening / closing command signal to the valves 23 and 24. The set pressure p 1 of the pressure reducing valve 25 is set higher than the set pressure p 2 of the pressure reducing valve 26. Further, the operation of the pump 27 is controlled by the controller 28. Other configurations are first
It is similar to the embodiment of.
【００４４】上記のような構成を有する制動区画１０２
ａの動作について説明する。まず、フォトセンサー２８
で自由落下したカプセルが制動区画１０２ａに達したこ
とを検出し、コントローラ２９にその検出信号を送る。
コントローラ２９はフォトセンサー２８から検出信号が
入力された時点から時間を図り始め、カプセルが制動通
路１Ａへの突入する時の加速度のピークが治まる時刻ｔ
（図６参照）までの間、コントローラ２９の制御により
バルブ２３が閉じられ、バルブ２４が開けられる。これ
によって、管路２２を通してポンプ２７からの空気が気
体袋１に圧送され、かつ減圧弁２６の働きによって気体
袋１内の圧力は低い圧力ｐ2に設定される。上記加速度
のピークが治まった後、即ち時刻ｔ後には、コントロー
ラ２９の制御によりバルブ２３が開けられ、バルブ２４
が閉じられる。これによって、管路２３を通してポンプ
２７からの空気が気体袋１に圧送され、かつ減圧弁２５
の働きによって気体袋１内の圧力は高い圧力ｐ1に設定
される。さらに、減圧弁２５及び２６によって圧力を設
定することに加え、減圧弁２５圧力センサー５で検出し
た気体袋１内の圧力がコントローラ２９にフィードバッ
クされ、これに基づき気体袋１内の圧力が所望の圧力に
なるようにバルブ２３または２４の開閉が制御される。The braking section 102 having the above structure
The operation of a will be described. First, the photo sensor 28
It is detected that the free-falling capsule has reached the braking section 102a, and the detection signal is sent to the controller 29.
The controller 29 starts measuring time from the time when the detection signal is input from the photo sensor 28, and the time t at which the peak of acceleration when the capsule enters the braking passage 1A subsides.
Until (see FIG. 6), the valve 23 is closed and the valve 24 is opened under the control of the controller 29. Thereby, the air from the pump 27 is pressure-fed to the gas bag 1 through the conduit 22, and the pressure inside the gas bag 1 is set to a low pressure p 2 by the action of the pressure reducing valve 26. After the peak of the acceleration is stopped, that is, after the time t, the valve 23 is opened by the control of the controller 29, and the valve 24 is opened.
Is closed. As a result, the air from the pump 27 is pressure-fed to the gas bag 1 through the conduit 23, and the pressure reducing valve 25
The pressure inside the gas bag 1 is set to a high pressure p 1 by the action of. Further, in addition to setting the pressure by the pressure reducing valves 25 and 26, the pressure in the gas bag 1 detected by the pressure reducing valve 25 pressure sensor 5 is fed back to the controller 29, and based on this, the pressure in the gas bag 1 is desired. The opening and closing of the valve 23 or 24 is controlled so that the pressure is reached.
【００４５】図５に、以上の動作による気体袋内の圧力
とカプセルの加速度との関係を示す。図５においては横
軸に時間の推移をとってある。図５（ａ）中実線で示す
ように、時刻ｔまでの間は気体袋内の圧力を低い圧力ｐ
2とし、時刻ｔ後は気体袋内の圧力を高い圧力ｐ1とす
る。もし本実施例の構成によらずに、図５（ａ）中破線
で示すように最初から高い圧力ｐ1に設定した場合に
は、図５（ｂ）中破線のようにカプセルの加速度にピー
クが表れ、一旦α1にまで上昇した後にほぼ一定の加速
度α2になる。この場合は、加速度にピークが表れるこ
とにより大きな衝撃力が加わることになる。しかし、本
実施例では図５（ａ）中実線で示すように圧力を制御す
るので、図５（ｂ）中実線のようにカプセルの加速度の
ピークがなくなり、衝撃力も緩和される。時刻ｔ及び減
圧弁２５，２６の設定圧力は、実験の条件によってその
都度設定される。FIG. 5 shows the relationship between the pressure in the gas bag and the acceleration of the capsule due to the above operation. In FIG. 5, the horizontal axis represents the time transition. As shown by the solid line in FIG. 5A, the pressure in the gas bag is kept low until time t.
2, and after time t, the pressure inside the gas bag is set to a high pressure p 1 . If the high pressure p 1 is set from the beginning as shown by the broken line in FIG. 5 (a) regardless of the configuration of the present embodiment, the peak of the acceleration of the capsule is as shown by the broken line in FIG. 5 (b). Appears, and once rises to α 1 , the acceleration becomes almost constant α 2 . In this case, a large impact force is applied due to the peak of acceleration. However, in this embodiment, since the pressure is controlled as shown by the solid line in FIG. 5 (a), the peak of acceleration of the capsule disappears as shown by the solid line in FIG. 5 (b), and the impact force is also alleviated. The time t and the set pressures of the pressure reducing valves 25 and 26 are set each time depending on the experimental conditions.
【００４６】以上のように本実施例によれば、カプセル
１０の落下タイミングに応じて気体袋１の圧力を自動調
整するので、カプセルの最大加速度、即ち加速度のピー
クをさらに小さくし、カプセルに作用する衝撃力を一層
小さくすることが可能となる。As described above, according to the present embodiment, the pressure of the gas bag 1 is automatically adjusted according to the falling timing of the capsule 10. Therefore, the maximum acceleration of the capsule, that is, the peak of the acceleration is further reduced, and the capsule is acted on. It is possible to further reduce the impact force generated.
【００４７】次に、本発明の第３の実施例について図７
により説明する。本実施例は気体袋の形状を変更したも
のである。図７に示すように、制動通路３１Ａの下端部
３２が閉じられた形状となるように気体袋３１はいわゆ
る袋小路状の形状をしており、気体袋３１上部の真空チ
ューブ下部１１Ｂへの取付け部は、空気を充填しても漏
れないようにシール性が付与されている。これ以外の構
成は第１の実施例と同様である。尚、簡単のため、図７
では、気体袋に空気を充填する管路及びこれを開閉する
バルブを省略した（以下、第４から第７の実施例につい
ても同様に省略した）。本実施例では、真空になってい
る自由落下区画１０１と、制動区画１０２ｂとが気体袋
３１によって上下に仕切られた構造となっており、カプ
セルの外面と制動通路３１Ａの摩擦面３１Ｂとの間に働
く摩擦力だけでなく、カプセルに気体袋３１に充填した
空気の圧力を直接作用させてこれによる制動力を追加
し、カプセルに働く全制動力を増加することができる。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Will be described. In this embodiment, the shape of the gas bag is changed. As shown in FIG. 7, the gas bag 31 has a so-called cul-de-sac shape so that the lower end 32 of the braking passage 31A is closed, and the upper portion of the gas bag 31 is attached to the vacuum tube lower portion 11B. Has a sealing property so that it does not leak even if it is filled with air. The other configuration is the same as that of the first embodiment. In addition, for simplicity, FIG.
Then, the pipe for filling the gas bag with air and the valve for opening and closing the pipe are omitted (the same applies to the fourth to seventh embodiments below). In the present embodiment, the free fall section 101 in vacuum and the braking section 102b are vertically partitioned by the gas bag 31, and the space between the outer surface of the capsule and the friction surface 31B of the braking passage 31A. In addition to the frictional force acting on the capsule, the pressure of the air filled in the gas bag 31 is directly applied to the capsule to add the braking force by this, and the total braking force acting on the capsule can be increased.
【００４８】上記のように追加される制動力をＦpとす
ると、Ｆpは下記（３）式によって表わされる。 Ｆp＝Ｄv 2（3.14／4）ｐ ・・・（３） ここに、Ｄvは真空チューブの直径、ｐは気体袋の内圧
である。Assuming that the braking force added as described above is F p , F p is expressed by the following equation (3). F p = D v 2 (3.14 / 4) p (3) where D v is the diameter of the vacuum tube and p is the internal pressure of the gas bag.
【００４９】以上のように本実施例によれば、制動通路
３１Ａの下端部３２を閉じられた形状にするので、カプ
セルの外面と摩擦面３１Ｂとの間に働く摩擦力だけでな
く、充填した空気の圧力をもカプセルに直接作用させて
制動力を増加することが可能となる。As described above, according to this embodiment, since the lower end 32 of the braking passage 31A has a closed shape, not only the frictional force acting between the outer surface of the capsule and the frictional surface 31B but also the filling is filled. It is possible to increase the braking force by directly acting the air pressure on the capsule.
【００５０】次に、本発明の第４の実施例について図８
により説明する。本実施例は上記第３の実施例を改良し
たものである。式（３）において、気体袋３１の内圧ｐ
が大きい場合、追加される制動力Ｆpも大きくなり、気
体袋３１の自重（ｗとする）とＦpとの関係がＦp＞ｗと
なった場合には、下端部３２がＦpによって上向きに持
ち上がってしまうため、気体袋の内圧ｐをあまり大きく
することができない。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Will be described. This embodiment is an improvement of the third embodiment. In equation (3), the internal pressure p of the gas bag 31
Is larger, the added braking force F p is also larger, and when the relationship between the weight of the gas bag 31 (w) and F p is F p > w, the lower end 32 is changed by F p . Since it lifts upward, the internal pressure p of the gas bag cannot be increased so much.
【００５１】本実施例はこのことを解決するためのもの
であって、図８に示すように、気体袋４１の下端部４２
にロープ４３を取り付け、ロープ４３をドラム４４に巻
き付け、ドラム４４をカップリング４５を介して真空チ
ューブ下部１１Ｂ外部に設けられたモータ４６で回転可
能なようにする。上記ロープ４３、ドラム４４、カップ
リング４５、及びモータ４６は引張手段を構成する。こ
れ以外の構成は第１の実施例と同様である。尚、図中に
は示していないが、回転する部分の軸受や真空軸受シー
ルのシールに関しては、図１の真空室１１Ａ内の構成と
同様の構成とすればよい。気体袋４１の下端部４２に
は、モータ４６でカップリング４５を介して回転駆動さ
れるドラム４４にロープ４３が巻き付けられることによ
り、下向きの引張力が作用し、上向きに持ち上がること
が防止される。従って、前述のように、気体袋の内圧ｐ
をＦp＞ｗとなるよう大きく設定したい場合には、本発
明を適用することができる。This embodiment is intended to solve this problem, and as shown in FIG. 8, the lower end portion 42 of the gas bag 41 is
The rope 43 is attached to the drum, the rope 43 is wound around the drum 44, and the drum 44 can be rotated by the motor 46 provided outside the vacuum tube lower portion 11B via the coupling 45. The rope 43, the drum 44, the coupling 45, and the motor 46 constitute a pulling means. The other configuration is the same as that of the first embodiment. Although not shown in the figure, the bearings of the rotating portion and the seal of the vacuum bearing seal may have the same configuration as the configuration inside the vacuum chamber 11A in FIG. The rope 43 is wound around the drum 44 which is rotationally driven by the motor 46 through the coupling 45 at the lower end portion 42 of the gas bag 41, whereby a downward pulling force is applied and it is prevented from rising upward. . Therefore, as described above, the internal pressure p of the gas bag is
The present invention can be applied to the case where it is desired to set so that F p > w.
【００５２】以上のように本実施例によれば、引張手段
を構成するロープ４３、ドラム４４、カップリング４５
及びモータ４６によって気体袋４１の下端部４２に下向
きの引張力を作用させるので、気体袋４３の内圧を大き
く設定したい場合にも気体袋４３が上向きに持ち上がら
ぬようにすることができる。As described above, according to this embodiment, the rope 43, the drum 44, and the coupling 45 which constitute the pulling means.
Since the motor 46 applies a downward pulling force to the lower end portion 42 of the gas bag 41, the gas bag 43 can be prevented from being lifted upward even when it is desired to set the internal pressure of the gas bag 43 to be large.
【００５３】次に、本発明の第５の実施例について図９
により説明する。本実施例は複数個の気体袋をカプセル
の落下経路に対して直列に配置したものである。図９に
示すように、制動区画１０２ｃには、３個の気体袋５
１，５２，５３が直列に配置されており、また、制動通
路５５Ａには内側に摩擦面５５Ｂを有するスライデング
バンド５４が設置され、カプセルがスムーズに移動する
ようになっている。これ以外の構成は第１の実施例と同
様である。尚、スライデングバンド５４は必ずしも設け
る必要はないが、スライデングバンド５４を設けない場
合には気体袋５１，５２，５３のそれぞれの制動通路の
内面が摩擦面の役目を果たす。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Will be described. In this embodiment, a plurality of gas bags are arranged in series with the dropping path of the capsule. As shown in FIG. 9, three gas bags 5 are provided in the braking compartment 102c.
1, 52, 53 are arranged in series, and a sliding band 54 having a friction surface 55B inside is installed in the braking passage 55A so that the capsule can move smoothly. The other configuration is the same as that of the first embodiment. It should be noted that the sliding band 54 is not necessarily provided, but when the sliding band 54 is not provided, the inner surfaces of the braking passages of the gas bags 51, 52, 53 serve as friction surfaces.
【００５４】ここで、各々の気体袋の圧力をｐ1，ｐ2，
ｐ3とすると、これらの圧力が、ｐ1＜ｐ2＜ｐ3なる関係
を満たすように設定されている。これによって、カプセ
ルが一番上の気体袋５１上端部より制動通路５５Ａへ突
入する時には最大加速度が小さくなって衝撃力が低減
し、カプセルが突入後に気体袋５１から５３の摩擦面５
５Ｂを移動する時には摩擦力が大きくなって制動力が増
大する。さらに、スライデングバンド５４を設置するこ
とによって、気体袋の摩耗による寿命の低下を防止する
こともできる。Here, the pressure of each gas bag is set to p 1 , p 2 ,
If p 3 is set, these pressures are set so as to satisfy the relationship of p 1 <p 2 <p 3 . As a result, when the capsule rushes into the braking passage 55A from the upper end of the uppermost gas bag 51, the maximum acceleration becomes smaller and the impact force is reduced, and after the capsule rushes, the friction surfaces 5 of the gas bags 51 to 53 are reduced.
When moving 5B, the frictional force increases and the braking force increases. Further, by installing the sliding band 54, it is possible to prevent the life from being shortened due to the wear of the gas bag.
【００５５】また、気体袋は３個に限らず、２個または
４個以上設けてもよい。このような複数個の気体袋の圧
力を種々組合せることによって、カプセルの突入から制
動及び停止までの間で適宜任意の制動力の強弱パターン
を設定することができる。気体袋が直列にｎ個設置され
ている時、カプセルの制動長さＳ0は各々の気体袋の制
動長さＳ1，Ｓ2，Ｓ3，・・・，Ｓnの和、即ち、Ｓ0＝
Ｓ1＋Ｓ2＋Ｓ3＋・・・・＋Ｓnとなり、制動長さを長く
とることができる。Further, the number of gas bags is not limited to three, but two or four or more may be provided. By combining various pressures of such a plurality of gas bags, it is possible to set an arbitrary strength pattern of the braking force between the entry of the capsule and the braking and stopping. When n gas bags are installed in series, the braking length S 0 of the capsule is the sum of the braking lengths S 1 , S 2 , S 3 , ..., S n of the gas bags, that is, S n. 0 =
Since S 1 + S 2 + S 3 + ... + S n , the braking length can be increased.
【００５６】以上のように本実施例によれば、気体袋５
１Ａ，５２，５３を直列に配置し、各圧力をｐ1＜ｐ2＜
ｐ3となるように設定するので、カプセル突入時には最
大加速度小さくして衝撃力を低減し、カプセルが制動通
路５５Ａを移動する時にはカプセルに作用させる摩擦力
を大きくして制動力を増大させることができる。また、
複数の気体袋に充填される空気の圧力を適当に設定して
おけば、カプセルの突入から制動及び停止までの間で適
宜任意の制動力の強弱パターンを設定することができ
る。As described above, according to this embodiment, the gas bag 5
1A, 52, 53 are arranged in series, and each pressure is set to p 1 <p 2 <
Since it is set to be p 3 , it is possible to reduce the maximum acceleration to reduce the impact force when the capsule enters, and to increase the friction force that acts on the capsule when the capsule moves in the braking passage 55A to increase the braking force. it can. Also,
By appropriately setting the pressure of the air filled in the plurality of gas bags, it is possible to set an arbitrary strength pattern of the braking force between the entry of the capsule and the braking and stopping.
【００５７】次に、本発明の第６の実施例について図１
０により説明する。本実施例は第１の実施例における気
体袋の形状を変更したものである。本実施例において
は、図１０に示すように、制動通路６１Ａのカプセル突
入部、即ち上端部の穴径をｄ1、下端部の穴径をｄ2とす
ると、ｄ1＞ｄ2を満たすようになっている。これ以外の
構成は第１の実施例と同様である。上記のような構成に
よって、カプセルが気体袋６１上端部より制動通路６１
Ａに突入する時には最大加速度が小さくなって衝撃力が
低減し、カプセルが突入後に制動通路６１Ａを移動する
時には摩擦力が大きくなって制動力が増大する。また、
本実施例では、上記第５の実施例のように気体袋を複数
個設け、各々の圧力を種々設定する必要がないので、構
造が簡単になる利点もある。Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to 0. In this embodiment, the shape of the gas bag in the first embodiment is changed. In the present embodiment, as shown in FIG. 10, when the capsule penetration portion of the braking passage 61A, that is, the hole diameter of the upper end portion is d 1 and the hole diameter of the lower end portion is d 2 , d 1 > d 2 is satisfied. It has become. The other configuration is the same as that of the first embodiment. With the above-described structure, the capsule is provided with the braking passage 61 from the upper end of the gas bag 61.
When rushing into A, the maximum acceleration is reduced and the impact force is reduced, and when the capsule moves in the braking passage 61A after rushing in, the frictional force is increased and the braking force is increased. Also,
In the present embodiment, it is not necessary to provide a plurality of gas bags and to set various pressures for each, as in the fifth embodiment, which is also advantageous in that the structure is simple.
【００５８】以上のように本実施例によれば、制動通路
６１Ａの上端部の穴径ｄ1を下端部の穴径ｄ2より大きく
するので、カプセル突入時には最大加速度を小さくして
衝撃力を低減し、カプセルが制動通路６１Ａを移動する
時にはカプセルに作用させる摩擦力を大きくして制動力
を増大させることができる。また、制動区画の構造を簡
単にすることができる。As described above, according to the present embodiment, since the hole diameter d 1 at the upper end of the braking passage 61A is made larger than the hole diameter d 2 at the lower end, the maximum acceleration is reduced and the impact force is increased at the time of capsule entry. When the capsule moves in the braking passage 61A, the frictional force acting on the capsule can be increased to increase the braking force. Further, the structure of the braking section can be simplified.
【００５９】次に、本発明の第７の実施例について図１
１により説明する。本実施例は、制動区画に前述の第２
の従来技術に記載された気体バネ制動手段をさらに設
け、第１の実施例の摩擦制動手段と併用するものであ
る。図１１に示すように、制動区画１０２ｄにおいて、
気体袋１の下には気体バネ７１が設置され、この気体バ
ネ７１内に図示しない気体源から空気等の気体を充填し
たり抜いたりして圧力を設定及び調整するための管路７
２とバルブ７３とが設けられている。上記気体バネ７
１、管路７２とバルブ７３、及び図示しない気体源によ
って気体バネ制動手段が構成される。これ以外の構成は
第１の実施例と同様である。Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to 1. In this embodiment, the above-mentioned second section is used in the braking section.
The gas spring braking means described in the prior art is further provided and used in combination with the friction braking means of the first embodiment. As shown in FIG. 11, in the braking section 102d,
A gas spring 71 is installed under the gas bag 1, and a conduit 7 for setting and adjusting the pressure by filling or removing a gas such as air from a gas source (not shown) in the gas spring 71.
2 and a valve 73 are provided. The gas spring 7
1, a gas passage braking device is constituted by the conduit 72, the valve 73, and a gas source (not shown). The other configuration is the same as that of the first embodiment.
【００６０】自由落下したカプセルは気体袋１で制動を
かけられるが、気体袋１だけでは十分に制動できなかっ
た場合に、気体バネ７１によって制動がかけられる。こ
の時、バルブ７２より気体バネ７１内の圧縮された気体
を抜く操作も同時に行われるが、気体袋１でカプセルの
速度が低下した後に気体バネ７１にカプセルが到達する
ので、従来非常に困難であった気体バネ７１の気体を抜
く操作のタイミング制御が容易になる。また、バルブ７
２の操作タイミングを遅くなる方向に調整し、気体バネ
１７において反発力が発生してカプセルが跳ね返ったと
しても、気体袋１によってこの跳ね返ったカプセルをさ
らに摩擦力によって制動することが可能である。つま
り、気体袋１、即ち摩擦制動手段と気体バネ７１を備え
た気体バネ手段とを併用することによりカプセルに大き
な制動力を作用させることができる。The free-falling capsule is braked by the gas bag 1, but when the gas bag 1 alone cannot sufficiently brake, it is braked by the gas spring 71. At this time, the operation of removing the compressed gas in the gas spring 71 from the valve 72 is also performed at the same time, but since the capsule reaches the gas spring 71 after the speed of the capsule in the gas bag 1 is reduced, it is very difficult in the past. The timing control of the operation of degassing the existing gas spring 71 becomes easy. Also, valve 7
Even when the operation timing of No. 2 is adjusted to be delayed and the capsule springs back due to the repulsive force generated in the gas spring 17, it is possible to further brake the rebounded capsule by the gas bag 1 by the frictional force. That is, by using the gas bag 1, that is, the friction braking means and the gas spring means having the gas spring 71 together, a large braking force can be applied to the capsule.
【００６１】以上のように本実施例によれば、気体袋
１、即ち摩擦制動手段と気体バネ７１を備えた気体バネ
制動手段とを併用するので、カプセル制動時に大きな制
動力を作用させることができる。また、従来非常に困難
であった気体バネ７１の気体を抜く操作のタイミング制
御が容易になる。As described above, according to the present embodiment, since the gas bag 1, that is, the friction braking means and the gas spring braking means having the gas spring 71 are used together, a large braking force can be applied during capsule braking. it can. Further, it becomes easy to control the timing of the operation of removing the gas from the gas spring 71, which has been very difficult in the past.
【００６２】上記７つの実施例における気体袋の材質と
しては、伸び率が高く、引張強さが大きく、低質量のゴ
ムが望ましい。但し、ゴムの表面は摩擦係数が大きい
が、摩耗に対する寿命も長いとは言えないので、ゴムの
表面にテフロン等の摩耗に対する寿命の長いものを積層
した２層構造にすることにより、気体袋の摩擦制動能力
を向上し、かつ耐久性を向上することができる。また、
２層構造に限らず、３層以上の構造にしてもよい。As the material of the gas bag in the above seven embodiments, it is desirable to use rubber having a high elongation rate, a high tensile strength and a low mass. However, although the surface of rubber has a large coefficient of friction, it cannot be said that it has a long life against wear. Therefore, by using a two-layer structure in which a long-wearing material such as Teflon is laminated on the surface of rubber, It is possible to improve friction braking ability and durability. Also,
The structure is not limited to the two-layer structure, and may be a structure having three or more layers.
【００６３】尚、上記いずれの実施例においても、摩擦
制動手段である気体袋に空気を充填したが、これに限ら
ず他の流体、例えば窒素やアルゴン等の気体、または水
や油等の液体を用いても同様の効果を得ることができ
る。この場合、カプセルに加わる衝撃力（加速度）を低
減するため、充填される流体としては、低質量で圧縮性
が有り、粘性の低いものが好ましい。また、気体袋の真
空チューブとの取付け部においては、挿入する流体の種
類を考慮しこれに合わせてシール性等を調整する必要が
あることは言うまでもない。In each of the above-mentioned embodiments, the gas bag which is the friction braking means is filled with air, but the invention is not limited to this, and other fluids such as gas such as nitrogen and argon, or liquid such as water and oil. The same effect can be obtained by using. In this case, in order to reduce the impact force (acceleration) applied to the capsule, the fluid to be filled is preferably a fluid having a low mass, compressibility and low viscosity. In addition, it goes without saying that it is necessary to consider the type of fluid to be inserted and adjust the sealing property and the like at the portion where the gas bag is attached to the vacuum tube.
【００６４】また、上記実施例では、高精度の無重量状
態を実現するため、いずれも自由落下区画を真空に保っ
ているが、無重量の精度がそれほど問題にならないよう
な場合には自由落下区画を大気圧下に解放してもよい。Further, in the above embodiments, the free fall section is kept in a vacuum in order to realize a highly accurate weightless state. However, when the weightless accuracy is not so serious, the free fall is performed. The compartment may be released under atmospheric pressure.
【００６５】[0065]
【発明の効果】本発明によれば、加圧流体を充填した摩
擦制動手段を設置するので、カプセル制動時の衝撃力を
低減することができ、制動通路通過時に加圧流体の圧力
に起因する摩擦面からの摩擦力をカプセルの制動力とし
て利用するので、カプセルの跳ね返りを防止することが
できる。従って、カプセルを安定して制動することがで
きる。According to the present invention, since the friction braking means filled with the pressurized fluid is installed, it is possible to reduce the impact force when the capsule is braked, and it is caused by the pressure of the pressurized fluid when passing through the braking passage. Since the frictional force from the friction surface is used as the braking force of the capsule, the rebound of the capsule can be prevented. Therefore, the capsule can be braked stably.
【００６６】また、圧力調整手段によって加圧流体の圧
力を調整するので、摩擦力を条件に応じて設定すること
ができる。さらに、この加圧流体の圧力を自動調整すれ
ば、カプセルに作用する衝撃力を一層小さくすることが
できる。Further, since the pressure of the pressurized fluid is adjusted by the pressure adjusting means, the frictional force can be set according to the conditions. Further, if the pressure of the pressurized fluid is automatically adjusted, the impact force acting on the capsule can be further reduced.
【００６７】また、制動通路の下端部を閉じた形状にす
るので、充填した加圧流体の圧力をカプセルに直接作用
させて制動力を増加することができる。さらに、引張手
段によって摩擦制動手段の下端部位置が上向きに持ち上
ることを防止することができる。Moreover, since the lower end of the braking passage is closed, the pressure of the pressurized fluid filled can be directly applied to the capsule to increase the braking force. Further, the pulling means can prevent the lower end position of the friction braking means from being lifted upward.
【００６８】また、複数個の摩擦制動手段をカプセルの
落下経路に対して直列に配置するので、カプセルの突入
から制動及び停止までの間で適宜任意の制動力の強弱パ
ターンを設定することができる。Further, since a plurality of friction braking means are arranged in series with respect to the dropping path of the capsule, it is possible to set an arbitrary strength pattern of the braking force between the entry of the capsule and the braking and stopping. .
【００６９】また、制動通路の上端部の大きさを下端部
より大きくするので、簡単な構造によって、カプセル突
入時には衝撃力を低減し、制動通路におけるカプセルの
減速時には制動力を増大させることができる。Further, since the size of the upper end portion of the braking passage is made larger than that of the lower end portion, the impact force can be reduced at the time of capsule entry and the braking force can be increased at the time of deceleration of the capsule in the braking passage with a simple structure. .
【００７０】また、摩擦制動手段と気体バネ制動手段と
を併用するので、カプセル制動時に大きな制動力を作用
させることができる。Further, since the friction braking means and the gas spring braking means are used in combination, a large braking force can be applied during capsule braking.
【００７１】また、摩擦制動手段の断面を少なくとも２
種類の材料を積層して構成するので、摩擦制動手段、従
って無重量落下試験装置の摩擦制動能力が向上し、また
耐久性が向上する。Further, the friction braking means has a cross section of at least two.
Since the materials of different types are laminated and constructed, the friction braking means, and therefore the friction braking ability of the weightless drop tester, is improved and the durability is also improved.
【００７２】[0072]
【図１】本発明の第１の実施例による無重量落下試験装
置を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a weightless drop test apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向の断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
【図３】図２に示した気体袋１の変形例の横断面を示す
図である。3 is a view showing a cross section of a modified example of the gas bag 1 shown in FIG.
【図４】図１の気体袋中を移動するカプセルに作用する
摩擦力を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a frictional force acting on a capsule moving in the gas bag of FIG.
【図５】本発明の第２の実施例による無重量落下試験装
置の制動区画を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a braking section of a weightless drop test apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図６】図５の制動区画の動作時における気体袋内の圧
力とカプセルの加速度の関係を示す図である。6 is a diagram showing the relationship between the pressure in the gas bag and the acceleration of the capsule during operation of the braking section of FIG.
【図７】本発明の第３の実施例による無重量落下試験装
置の制動区画を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a braking section of a weightless drop test apparatus according to a third embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第４の実施例による無重量落下試験装
置の制動区画を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a braking section of a weightless drop test apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第５の実施例による無重量落下試験装
置の制動区画を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a braking section of a weightless drop test apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の第６の実施例による無重量落下試験
装置の制動区画を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a braking section of a weightless drop test apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
【図１１】本発明の第７の実施例による無重量落下試験
装置の制動区画を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a braking section of a weightless drop test apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
１ 気体袋 １Ａ 制動通路 １Ｂ 摩擦面 ２ ポンプ ３ 管路 ４ バルブ ５ 圧力センサー １０ カプセル １１ 真空チューブ １１Ａ 真空室 １１Ｂ 真空チューブ下部 １２ モータ １３ カップリング １４ シャフト １５ 軸受 １６ 真空軸受シール １７ ドラム １８ ロープ １９ リリース装置 ２１，２２ 管路 ２３，２４ バルブ ２５，２６ 減圧弁 ２７ ポンプ ２８ フォトセンサー ２９ コントローラ ３１ 気体袋 ３１Ａ 制動通路 ３１Ｂ 摩擦面 ４１ 気体袋 ４２ 下端部 ４３ ロープ ４４ ドラム ４５ カップリング ４６ モータ ５１，５２，５３ 気体袋 ５５Ａ 制動通路 ５５Ｂ 摩擦面 ６１ 気体袋 ６１Ａ 制動通路 ７１ 気体袋 ７２ 管路 ７３ バルブ １０１ 自由落下区画 １０１Ａ 自由落下部 １０１Ｂ カプセルリリース部 １０２，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ 制
動区画1 Gas Bag 1A Braking Passage 1B Friction Surface 2 Pump 3 Pipeline 4 Valve 5 Pressure Sensor 10 Capsule 11 Vacuum Tube 11A Vacuum Chamber 11B Vacuum Tube Lower 12 Motor 13 Coupling 14 Shaft 15 Bearing 16 Vacuum Bearing Seal 17 Drum 18 Rope 19 Release Equipment 21 and 22 Pipes 23 and 24 Valves 25 and 26 Pressure reducing valve 27 Pump 28 Photo sensor 29 Controller 31 Gas bag 31A Braking passage 31B Friction surface 41 Gas bag 42 Lower end 43 Rope 44 Drum 45 Coupling 46 Motor 51, 52, 53 Gas Bag 55A Braking Passage 55B Friction Surface 61 Gas Bag 61A Braking Passage 71 Gas Bag 72 Pipeline 73 Valve 101 Free Fall Section 101A Free Fall Part 101B Capsule Release Part 102, 102a, 102 , 102c, 102d braking compartment
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上條 良男 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshio Kamijo 3-1-1 1-1 Saiwaicho, Hitachi, Ibaraki Stock company Hitachi Ltd. Hitachi factory
Claims (10)
セルを自由落下させる自由落下区画と、前記カプセルを
制動する制動区画とを備え、カプセルを自由落下させて
無重量状態を得る無重量落下試験装置において、前記制
動区画は、内部に加圧流体が充填されると共に、前記カ
プセルの落下経路に位置し前記加圧流体の圧力により前
記カプセルに摩擦制動力を与える制動通路を有する摩擦
制動手段を備えることを特徴とする無重量落下試験装
置。1. A weightless drop test in which a capsule loaded with an experimental product, a free fall section for free fall of the capsule, and a braking section for braking the capsule are used to obtain a weightless state by free fall of the capsule. In the device, the braking section is provided with a friction braking means that is filled with a pressurized fluid inside and that has a braking path that is located in a drop path of the capsule and that applies a friction braking force to the capsule by the pressure of the pressurized fluid. A weightless drop tester characterized by being provided.
段に充填される加圧流体の圧力を調整する圧力調整手段
を備えることを特徴とする請求項１記載の無重量落下試
験装置。2. The weightless drop test apparatus according to claim 1, wherein the braking section further comprises pressure adjusting means for adjusting the pressure of the pressurized fluid with which the friction braking means is filled.
下タイミングに応じて前記摩擦制動手段に充填される加
圧流体の圧力を自動調整する手段を備えることを特徴と
する請求項２記載の無重量落下試験装置。3. The pressure adjusting means comprises means for automatically adjusting the pressure of the pressurized fluid filled in the friction braking means according to the drop timing of the capsule. Weight drop test device.
ことを特徴とする請求項１記載の無重量落下試験装置。4. The weightless drop test apparatus according to claim 1, wherein a lower end portion of the braking passage is closed.
の下端部位置に下向きの引張力を作用させる引張手段を
備えることを特徴とする請求項４記載の無重量落下試験
装置。5. The weightless drop test apparatus according to claim 4, further comprising a pulling unit that applies a downward pulling force to a lower end portion of the braking passage of the friction braking unit.
複数個の摩擦制動手段は前記カプセルの落下経路に対し
て直列に配置されていることを特徴とする請求項１記載
の無重量落下試験装置。6. The weightless drop test according to claim 1, wherein there are a plurality of the friction braking means, and the plurality of friction braking means are arranged in series with a dropping path of the capsule. apparatus.
路上端部の大きさが下端部の大きさより大きいこと特徴
とする請求項１記載の無重量落下試験装置。7. The weightless drop test apparatus according to claim 1, wherein in the friction braking means, a size of an upper end portion of the braking passage is larger than a size of a lower end portion.
過した前記カプセルを制動する気体バネ制動手段をさら
に備えることを特徴とする請求項１記載の無重量落下試
験装置。8. The weightless drop test apparatus according to claim 1, wherein the braking section further comprises gas spring braking means for braking the capsule that has passed through the friction braking means.
とも２種類の材料を積層して構成されていることを特徴
とする請求項１から８のうちいずれか１項記載の無重量
落下試験装置。9. The weightless drop test apparatus according to claim 1, wherein the friction braking means is formed by laminating at least two kinds of materials in cross section. .
特徴とする請求項１から９のうちいずれか１項記載の無
重量落下試験装置。10. The weightless drop test apparatus according to claim 1, wherein the free fall compartment is a vacuum.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP4274281A JP2950691B2 (en) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | Weightless drop test equipment |
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06123680A true JPH06123680A (en) | 1994-05-06 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113460338A (en) * | 2021-07-02 | 2021-10-01 | 上海航天测控通信研究所 | Multifunctional antenna gravity unloading device |
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|---|---|---|---|---|
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-
1992
- 1992-10-13 JP JP4274281A patent/JP2950691B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN113460338A (en) * | 2021-07-02 | 2021-10-01 | 上海航天测控通信研究所 | Multifunctional antenna gravity unloading device |
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