Transcript 金本 俊介 「電気的アクチュエータを用いた小型人工衛星用分離機構の

3月1日 卒論修論発表会
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電気的アクチュエータを用いた
小型人工衛星用分離機構の開発
金本 俊介
宇宙機ダイナミクス研究室
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内容
-
目的と背景
非火工品による分離機構
電気的アクチュエータを用いた解放装置
分離機構組立図
結論と今後の予定
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目的と背景
衛星側フランジ
クランプ
• 宇宙機を分離させる機構はマルマンクランプ
バンドでフランジを締め付けて固定する方法
が一般的である.
• 従来の分離機構は火工品を用いる.
• 火工品の欠点
(1)衝撃, (2)コスト, (3)繰り返し使えない.
ロケット側フランジ
• 小型衛星にとって爆発の衝撃は大きい.
マルマンクランプバンド
火工品を用いない分離機構への要求.
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非火工品による分離機構
火工品の代わりに歯のついたフックを用いる.
クランプ
フック
バンド
フランジ
歯
フック
• 歯には傾斜角が付いている
• バンド張力の方向から垂直方向への
荷重がなければ，その張力により分離
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水平引張試験
• 油圧ジャッキにより試験片に引張荷重をか
ける.
• 引張荷重はひずみゲージにより計測.
• 押さえつけ荷重はロードセルにより計測.
垂直方向
に固定
ロードセル
F
ひずみゲージ (表裏面)
F ： 引張荷重
P ： 押さえつけ荷重
P
F
q : 歯の傾斜角
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結果1 (水平引張試験)
Teeth angle θ = 7 deg
Ave+3σ
70
60
P (Push load) [kgf]
Average
50
40
30
1st
2nd
3rd
4th
5th
6th
7th
8th
9th
Ave-3σ
20
10
0
0
100
200
300
400
F (Band tension) [kgf]
500
600
700
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結果2 (水平引張試験)
3種類の角度の歯
300
P (P ush load) [kgf]
250
5-B
5-C
5-D
5-E
7-B
7-C
7-E
10-A
10-B
10-C
200
150
100
50
0
0
100
200
300
400
500
F (B and tension) [kgf]
600
700
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結果3 (水平引張試験)
10-D
歯がせん断
せん断した試験片
押さえつけ荷重[kgf]
200
150
1回目
2回目
100
50
0
0
200
400
600
800
引張荷重[kgf]
1000
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電気的アクチュエータを用いた解放装置 1
固定時
解放時
カム
ベアリング
小型モータで
カムを回す
フック
すきま
① カムで固定
② モータを回す
③ スペースを作り押さえつけ荷重を解放
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電気的アクチュエータを用いた解放装置 2
小型モータだけではカムを回すだけのトルクがでない.
ウォームギア
2種類のカム
ウォームホイール
(1) 半円カム
(2) 偏心カム
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分離トルク測定
• トルクはバネ秤とプーリーにより計測.
F : 引張荷重
T : 分離トルク
バネ秤
トルク測定プーリー
T
F
F
カム
ひずみゲージ(表裏面)
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結果1 (分離トルク測定)
T (Measured torque to roll cam) [Nm]
0.8
0.7
without Worm,
Semicircular cam
with Worm,
Semicircular cam
with Worm,
Eccentric cam
0.6
0.5
0.4
0.3
Torque of a motor
0.2
0.1
0
0
100
200
300
400
F (Band tension) [kgf]
500
600
700
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結果2 (分離トルク測定)
半円カム
偏心カム
12
700
600
10
600
500
8
400
6
300
4
200
引張荷重[kgf]
700
モータ電圧[V ]
引張荷重[kgf]
モータによる分離試験
引張荷重
モータ電圧
12
10
500
8
400
6
300
4
200
100
2
100
2
0
0
0
0
0
10
20
30
40
50
時間[s]
47.5 sec
60
70
80
0
10
20
時間[s]
30
22.3 sec
40
モータ電圧[V ]
引張荷重
モータ電圧
モータによる分離試験
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結論
• 火工品の代わりに歯のついたフックでマルマンバンド
を締結.
• フックでの締結部の解放装置の開発.
• QSAT (KYUshu SATellite) 用の分離機構の設計.
今後の予定
• 実際に打ち上げ可能なQSAT用分離機構の製作.
• 各種環境試験.