伸展巻取が可能な宇宙テザー（ロープ・ワイヤ）制御装置の研究開発

可伸缩空间系绳（绳/线）控制装置的研发

基本信息

批准号：
22H01427
负责人：
能見公博
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01427/
关键词：
宇宙テザーリール機構モーター駆動制御宇宙機器熱解析

项目摘要

本年度は、リール機構試作を行った。高精度制御を可能とするリール機構を目的とし、打ち上げ振動・衝撃に耐えること、微小重力環境において柔軟なテザーを高精度に制御できること、熱真空環境において回転体であるリールを安定して駆動させること、を考慮して試作した。第一にリール軸受けの開発を行った。高精度制御を実現するためには、リール回転機構の軸受けの摩擦低減は必須である。固体潤滑、宇宙用グリス、宇宙用潤滑油などを比較し、またベアリングの機構を考慮して、含侵材に潤滑油を浸透させてテフロンカバーによる飛散防止機構を用いた手法で開発した。第二にレベルワインダーと張力測定機構の開発を行った。テザー巻取が可能なリール機構とするため、リールに平滑して巻き取るためにレベルワインダー（リールと離れた場所でテザーをガイドし、左右に動かすことで、リールに巻き付くテザーを平滑化する）を用いることが必要であり、軌道上微小重力環境（重力傾斜によるテザー張力）とテザー伸展時の張力変化を考慮するとともに、伸展抵抗を最大限抑えることができるテザー張力測定機能を持つレベルワインダーを開発した。第三にモータ制御法の構築を行った。バネ力による伸展初速度への追従、過大張力によるリバウンド回避、装置内でテザーがたるむことの回避、これらを実現する高精度制御が可能となる制御プログラムを開発、さらに前述のリール回転摩擦、レベルワインダーの摩擦を踏まえたアルゴリズムとした。試作したリール機構について、宇宙機械環境への耐性を評価した。具体的には振動衝撃試験を実施し、試験前後でのリール回転性能を評価した。リール機構として大きな問題は発生しなかったが、組み付け手法になどがリール回転性能に影響することが分かったため、複数方法で試行してリール回転性能を評価、これは次年度に継続予定である。

今年，进行了卷轴机制。为了实现卷轴机制，该机制可以实现高质量的控制，承受振动和影响，可以在微量重力环境中以高精度来控制柔性的Tethers，并稳定地驱动卷轴，这是旋转的身体，在热真空中是旋转的物体考虑到这一点。首先，我们开发了卷轴轴。为了实现高化控制，必须减少卷轴旋转机制的摩擦。它是通过比较固体润滑，空间润滑脂，润滑油在空间等进行开发的，并且考虑到轴承机制，将润滑油渗透到含有的材料中，并使用了特氟龙盖。其次，我们开发了一种水平的绕线器和张力测量机制。级别的绕线器（将tethers引导到距离卷轴的距离，然后向左和向右移动以使卷轴平滑以使卷轴机构可以包裹在卷轴机构中。有必要使用），考虑到轨道中的微重力环境（由于重力倾斜而引起的张力）和TETH延伸过程中的张力变化，并且具有束缚容量测量函数的水平绕组可以最大程度地提高延伸性。第三，我们构建了电动机控制方法。在由于弹簧力而引起的蔓延之后，避免了由于电源的过度，避免了设备中下垂的系数，开发了可以实现这些的高质量控制程序，以及上面描述的卷轴旋转摩擦。缠绕器的摩擦。评估了原型的卷轴机制的耐受性。具体而言，进行了振动冲击试验，并评估了考试前后的卷轴旋转性能。尽管没有主要问题作为卷轴机制，但发现组装方法会影响卷轴旋转性能，因此我们将以多种方法尝试来评估卷轴旋转性能，这将在下一个会计年度继续进行。