NL8801706A - Inrichting voor het simuleren van een toestand van microzwaartekracht. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Inrichting voor het simuleren van een toestand van microzwaartekracht.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting volgens de aanhef van conclusie 1.

Een dergelijke inrichting is onderwerp der niet vóórgepubliceerde Franse octrooiaanvrage 8706999 van 19 mei 1987 t.n.v. Agence Spatiale Européenne. Bij deze beschreven inrichting wordt de, bolvormige, houder uitgestoten uit en opgevangen in een komvormige drager; de versnelling in verticale richting moet bereikt worden door luchtstoten of door een electromagnetische aandrijfinrichting.

Met de beschreven uitvoeringsvormen kan geen hoge verhouding tussen de perioden van gewichtloosheid en versnelling (van 1:50 tot 1:100) worden verkregen en de uitvinding beoogt dit bezwaar te ondervangen.

Dit doel wordt bereikt met de maatregelen zoals beschreven in het kenmerk der hoofdconclusie.

Met de geleiding wordt bereikt dat de houder aan het ondereinde van zijn baan steeds zeker op hetzelfde punt terecht komt en wel op het boveneinde der veer. Deze veer wordt dan ingedrukt tot de snelheid van de houder tot nul is afgenomen waarbij de kinetische energie der houder in de veer is geabsorbeerd en omgezet in potentiële energie; deze potentiële energie wordt dan aan de houder afgegeven die in opwaartse richting wordt versneld waarbij uiteraard wegens de optredende verliezen ook van buitenaf energie moet worden toegevoerd.

Bij een bepaalde massa der houder wordt de verhouding tussen de vrije valtijd en de versnellingstijd bepaald door de veerstijfheid der veer die dan ook zo groot mogelijk moet zijn. Daarbij treden echter problemen op bij het noodzakelijke toevoeren van energie aan de veer: de maximale op de veer uit te oefenen kracht neemt toe terwijl de voor het uitoefenen der kracht beschikbare tijd afneemt. Aan de aandrijfinrichting worden dan ook hoge eisen gesteld.

De volgens de uitvinding aanwezige massa waarop de veer steunt kan echter voldoende energie opslaan en door een geschikte besturing van het elektromagnetisch aandrijf-orgaan kan men ervoor zorgen dat de massa op het moment dat de veer door de daarop vallende houder wordt ingedrukt reeds een voldoende opwaartse verticale snelheid heeft om de houder op de gewenste wijze weer omhooggaand te versnellen. De aandrijfinrichting behoeft slechts weinig vermogen te hebben.

Opgemerkt wordt dat het gebruik van een elektromagnetische aandrijving in combinatie met een veer reeds is aangegeven in figuur 2 der genoemde Franse octrooiaanvrage 8706999 doch niet op de volgens de onderhavige aanvrage voorgestelde wijze: volgens de Franse aanvrage zijn met het boveneinde van de veer niet alleen verbonden een komvormige drager voor het opvangen der houder doch ook het, staafvormige, anker van de elektromagnetische aandrijfinrichting.

Daardoor is het onmogelijk met een dergelijke opstelling de met de uitvinding bereikte voordelen: een grote verhouding tussen de perioden van gewichtloosheid en versnelling te realiseren.

Voorkeursuitvoeringsvormen der uitvinding zijn aangegeven in de volgconclusies.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening. Deze toont schematisch en in langsdoorsnede een voorkeursuitvoeringsvorm der uitvinding.

In de figuur is met het verwijzingscijfer 2 aangegeven een langwerpige cylindrische geleidestang waaromheen vrij kan bewegen de cylindrische huls 4 die via twee radiaal daaruit uitstekende draagsteunen 6a, 6b twee compartimenten 8a, 8b draagt. Deze compartimenten dienen ter opname van de aan een toestand van microzwaartekracht te onderwerpen organismen.

De stang 2 steunt met het ondereinde 2a op een gestel 10 dat rust op de ondergrond 12. Rond de stang 2 zijn, gezien van onderen naar boven, de volgende elementen aangebracht:

Een eerste veer 14 welke met het ondereinde rust op het gestel 10 en op het boveneinde waarvan een massa 16 rust, welke massa over een bepaalde slag langs de stang 2 kan bewegen.

Aan het boveneinde van de massa 18 bevindt zich een axiaal leger 20 waarop het ondereinde van een tweede veer 22 rust. Vanaf het boveneinde van deze veer 22 verlopen in een voorkeursuitvoeringsvorm één of meer elastische elementen 24a, 24b naar de bovenzijde van het gewicht 16 zodat de veer 22 in zijn beweging in langsrichting van de geleidestang 2 niet wordt gehinderd en steeds in contact blijft met het leger 20.

In het ondereinde 2a van de geleidestang 2 is de in langsrichting verlopende boring 26 gevormd waardoorheen een bedieningsstang 28 gaat die aan het ondereinde is verbonden met het anker 30 van een schematisch aangegeven elektro-magneetwikkeling 32 die is aangesloten op de elektrische bekrachtigingsbron 34; deze wordt bestuurd door de schematisch aangegeven besturingsinrichting 36. Aan het boveneinde draagt de stang 28 een dwarsstang 38 die gaat door sleufgaten 40a, 40b en waarvan de einden zijn vastgezet in de massa 16.

Uiteraard is in de figuur slechts een gedeelte van de geleidestang 2 getekend; in een praktische uitvoeringsvorm heeft deze stang een hoogte van circa 1,5 meter.

Voorts zijn langs de geleidestang foto-elektrisch detectiemiddelen aangebracht bestaande uit de lichtbron 42a met fotodetector 42b en de lichtbron 44a met fotodetector 44b waarvan de uitgangssignalen worden toegevoerd aan de besturingsinrichting 36 op de wijze als aangegeven in de niet vóórgepubliceerde Franse octrooiaanvrage 8706999; hiermee wordt het passeren van de containers 8a, 8b gedetecteerd en afhankelijk daarvan wordt via de besturingsinrichting 36 de elektromagnetische bekrach-tigingsinrichting 34 bestuurd.

De veer 14 is zodanig gedimensioneerd dat deze veer het gewicht van de massa 16 kan dragen zodat het anker 30 zich in rust op de optimale plaats binnen de wikkeling 32 bevindt; deze wikkeling behoeft dus niet constant met een gelijkstroomcomponent bekrachtigd te zijn; een pulsvormige bekrachtiging uitsluitend voor het aandrijven van de massa is voldoende.

In bedrijf der inrichting wordt door het pulsvormig bekrachtigen der wikkeling 32 met stroompulsen van geschikte amplitude, duur en herhalingsfreguentie de massa 16 periodiek in de richting van de pijl 18 omhoog bewogen en wel wanneer de containers 8a, 8b vrijwel aan het einde van hun neerwaartse baan zijn gekomen. Wanneer de draag-en geleidehuls 4 het boveneinde van de veer 22 treft wordt deze veer gecomprimeerd en wordt aldus de kinetische energie van het bewegend deel bestaande uit de houders 8a, 8b, de draagsteunen 6a, 6b en de huls 4 gebruikt voor het samendrukken van de veer 22 die zich, wanneer het bewegend geheel tot stilstand is gekomen, weer gaat ontspannen en dit geheel in een naar boven gerichte beweging gaat versnellen. Daar uiteraard altijd energie verloren is gegaan moet extra energie worden toegevoerd die wordt geleverd door de massa 18 welke via de elektromagnetische bekrach-tigingsinrichting in de pijl 18 in beweging is gebracht. Het is mogelijk gebleken gebruikmakend van de door de detectiemiddelen geleverde signalen via de besturings-inrichting 36 de wikkeling 32 zodanig te bekrachtigen dat het gewenste effekt: een met hoge herhalingsfrequentie langs de geleiding 2 versnellen van de containers 8a, 8b wordt gerealiseerd.

Gebleken is dat, wanneer de veer 2 vast aan de massa 16 is verbonden, aan de huls 4 niet alleen een beweging in verticale richting wordt meegedeeld doch ook een langzame rotatie rond de geleiding 2 krijgt. Wanneer dit ongewenst wordt geacht wordt de veer 2 niet direkt met de massa 16 verbonden doch steunt daarop, zoals aangegeven, via het een vrije rotatie van de veer 22 toelatende axiaal leger 20. Teneinde daarbij te de veer steeds met het leger 22 in contact te houden zijn de in het voorgaande reeds genoemde elastische elementen 24a, 24b aanwezig.

Uiteraard zijn binnen het kader der uitvinding vele wijzigingen mogelijk, in het bijzonder voor wat betreft de vorm van de eerste, respectievelijk tweede veer 22, resp.

14 de uitvoering van het elektromagnetisch bekrachti-gingsorgaan, en de geleiding 2. Deze laatste kan bijvoorbeeld zijn voorzien van in het buitenoppervlak daarvan uitmondende luchtuitstroomopeningen 44 welke via een gemeenschappelijk luchttoevoerkanaal 46 in verbinding staan met een bron van druklucht 48, een en ander zoals schematisch in de figuur aangegeven.

Claims (8)

1. Inrichting voor het simuleren van een toestand van microzwaartekracht, omvattende een houder, een orgaan voor het herhaald versnellen van deze houder in een in hoofdzaak verticale richting en een veer voor het opnemen van de bewegingsenergie der houder aan het einde van de omlaag gerichte beweging daarvan, met het kenmerk, dat de houder (8a, 8b) is geleid langs een langwerpige geleiding (2) en de veer (22) met het ondereinde steunt op een massa (16) welke is gekoppeld met het bewegend deel (30) van een elektromagnetisch aandrijforgaan (32).

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de massa (16) via een tweede het gewicht ervan opnemende veer (14) is ondersteund.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de beide veren (22, 14) en de massa (16) rond de geleiding (2) zijn aangebracht.

4. Inrichting volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat de houder bestaat uit tenminste twee symmetrisch ten opzichte van de geleiding aangebrachte compartimenten (8a, 8b).

5. Inrichting volgens conclusie 3-4, met het kenmerk, dat in de geleiding (2) over een gedeelte van het ondereinde (2a) daarvan een in langsrichting verlopende boring (26) is gevormd ter opname van een bedieningsstang (28) die aan het boveneinde een door twee in deze boring uitmondende sleufgaten (40a,40b) gaande dwarsstang (38) draagt waarvan de einden met het gewicht (16) zijn verbonden en die aan het ondereinde is verbonden met een in een bekrachtigingswikkeling (32) opgenomen anker (30).

6. Inrichting volgens conclusie 3-5, met het kenmerk, dat het ondereinde der eerste veer (22) via een axiaal, de rotatie der veer toelatend leger (20) op de massa (16) is afgesteund.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het boveneinde der eerste veer (22) via elastische elementen (24a, 24b) met de massa (16) is verbonden.

8. Inrichting volgens conclusie 1-7, met het kenmerk, dat in het buitenoppervlak der geleiding een aantal, op een bron van druklucht aangesloten luchtuitstroomopeningen uitmondt.