JPS61230749A - 無重力試験装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、地上で無賃′力状態で模擬する無重力試験装
置に係り、特に打上落下式無重力試験装置に好適な試験
容器に関する。

〔発明の背景〕

宇宙環境と地上とが大きく異なるのは、無重力と超高真
空の点である。近年、スペースシャトルの成功により、
これら宇宙環境を利用した試験はますます盛んになって
ゆくと考えられるが、宇宙室で作動させる機器を模擬環
境下で確認試験等を行う必要があるため、地上で容易に
宇宙環境を模擬することは必要不可欠である。

地上で宇宙環境を模擬する装置の一つとして、打上落下
式無重力試験装置がある。

この種の従来の装置として、例えば、米国ルイス研究セ
ンターの投下塔方式のものがある。すなわち、内部を真
空に保持する塔内で試験容器を自由落下させるものであ
る。このルイス研究センターの装置によれば、約５秒間
の無重力状態が実現でき、無重力レベルは１０　　Ｇ程
度の近似を得ることができる。また、この装置において
は、投下塔底部より試験容器を打上げてから落下させ、
無重力状態継続時間を約２倍にすることも行われている
。

上記の例のように、投下基或の無重力試験装置では、短
時間ではあるが、高精度の無重力状態が得られる特長が
ある。しかし、真空中で試験容器を打上げ、落下させる
必要があるので、真空容器（投下基）が大型になり、真
空排気設備も大型化する。また、真空容器が大型である
ため、装置の保守点検或いは真空排気に時間を要する等
、試験実施に制約が生じる。

一方、投下基式無重力試験装置に対し、大気中で自由落
下を行う方式が提案されている。この提案の内容は、日
本航空宇宙学会誌第１８巻第２０２号（１９６９年１１
月）、「無重力状態試験装置について」と題する論文（
長友信人著）にて述べられている。すなわち、空気中で
試験容器を自由落下させるためには試験容器に作用する
空気抵抗力を除去する必要があり、そのため忙空気抵抗
力分の力を外部から与えてやるという方式である。

、本提案では、外部から与える力としてリニアモータを
挙げている。

一般に無重力試験装置に要求される無重力レベルは、１
０　　Ｇ以下であるのが望ましく、この点、上記リニア
モータ等の外力によって空気抵抗力分の加速を行う場合
、上記レベルになるよう外力を制御する必要がある。

この外力の制御には、試験容器の位置、速度、加速度を
検出してリニアモータな制御する等の方法がとられるが
、しかし、制御すべき時間は極く短い時間であるため、
制御機器には高速処理能力が要求される。したがって、
設備は簡略化されても、制御機器が複雑になるという問
題がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、空気中で試験容器を落下させ又は打上
げてから落下させる無重力試験に際し、試験容器内に高
精度の無重力状態を実現し得る無重力試験装置を提供す
ること忙ある。

〔発明の概要〕

本発明に係る無重力試験装置は、試験容器を外容器と内
容器からなる２重容器とするもので、特に無重力状態模
擬中は両者間に適切な間隔をとるように、外容器はこれ
に作用する空気抵抗力で減速されるが、内容器忙は空気
抵抗力が働かないようにし、外容器とは機械的に接続し
ないようにすることにより、内容器に高精度の無重力状
態を実現可能である。

〔発明の実施例〕

以下に本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

第１図において、試験容器は外容器１と内容器２とで構
成されており、内容器２は外容器ｌの上下方向にて支持
解除装置３によって通常は支持されている。また、外容
器１は＋３　、＝アモータ（図示せず）が取付けられて
いる。

次に、上記構成の無重力試験装置の動作を説明する。

まず、試験容器が打上げられる場合であるが、打上げで
は、静止状態より所定高度まで打上げるための加速が必
要であるから、第２図（ａ）に示すように、打上減速装
置４によって加速度を与えられる。この時点では、内容
器２は外容器１に取付けられた支持解除装置３によって
支持されたま〜、打上減速装置４から加速度を与えられ
る。

その後、第２図（ｂ）に示すように、打上減速装置４か
ら試験容器が離れると同時に、支持解除装置３から内容
器２が切り離される。打上後高度を増すに伴い、外容器
１は空気抵抗力によって減速されるが、内容器２には空
気力が働かないから、加速度を与えられた状態で慣性力
に従って上昇する。

したがって１．第２図（ｃ）　Ｋ示すように、外容器１
は、内容器２に対し、相対的に上部の間隔が狭くなるよ
うな運動をする。

次に、打上高度に違して慣性力と重力が釣り合った時点
で静止し、落下に入るが、落下では上昇と逆になる。す
なわち、上昇では外客器１と内容器２の上部の隙間が狭
ばまり、下部の隙間が広がったが、落下では、落下忙伴
い外容器２は空気抵抗力を受けるので、内容器２に対し
て下部の隙間が減少してくる。

こうして、打上減速装置４に接する時点では、打上時の
隙間に戻ることになる。打上減速装置４に接する時点で
外容器ＩＫ設置された支持解除装置４が作動し、内容器
２を支持して減速される。

したがって、外容器１の微小変位が内容器２との間の隙
間で吸収されるので、変位は伝わらない。

かくして、内容器２では無重力レベルの変動が生じない
ので、高精度の無重力状態が実現可能である。

なお、外容器１と内容器２の間に空気が存在する場合、
極く僅かではあるが、内容器２と外容器１の相対運動に
よる空気抵抗が働らく。これを除去するためには、空気
を排気すればよいので、小容量の真空ポンプを備えるだ
けで十分である。

また、上記実施例では外容器１をリニアモータで駆動す
る方式について説明したが、外容器ＩＫ外力を加えない
場合でも、内容器２と外容器ｌの間に寸法的制約はある
ものの、無重力状態の模擬は可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、大気中での無重
力試験装置における移動物体を外容器と内容器とで構成
し、特に空気抵抗力分の外力を直接与えられる外容器か
ら内容器が隔離されるので、外容器に対する空気抵抗力
は内容器に対して全く伝達されず、内容器内の無重力レ
ベルに変動が生じないから、高精度の無重力試験を実施
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る無重力試験装置の構造
を示す図、第２図（ａ）、　（ｂ）及び（ｃ）は各々上
記装置の作動状況を示す説明図である。 １・・・外容器、２・・・内容器、３・・・支持解除装
置、４・・・打上減速装置。 代理人　弁理士　鵜　沼　辰　之 第１図 第２ｒＭ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、大気中を重力方向に移動させて無重力を模擬する装
   置において、該移動物体を外容器及び外容器に拘束され
   ない内容器で構成したことを特徴とする無重力試験装置
   。 ２、前記外容器と内容器との間に連結・解除機構を備え
   た特許請求の範囲第１項記載の無重力試験装置。 ３、前記外容器と内容器との間を真空若しくは大気圧よ
   り低圧にした特許請求の範囲第１項又は第２項記載の無
   重力試験装置。