2019 Fiscal Year Research-status Report
Atitude Control for a Space Elevator Climber for a Rope-type Tether
| Project/Area Number |
18K04031
|
|---|
| Research Institution | Kanagawa University |
|---|
Principal Investigator |
江上 正 神奈川大学, 工学部, 教授 (40201363)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | クライマー / 姿勢安定化制御 / リアクションホイール / スパイラル機構 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ロープテザーを走行する宇宙エレベータークライマーの姿勢制御に関して、リアクションホイール機構やスパイラル推進機構などについて理論的および実験的に検討を行ってきている。
当該年度は、単一のリアクションホイール機構を用いたロープテザークライマーの姿勢制御について、リアクションホイールクライマーのモデルを導出し、シミュレーションにより、姿勢制御の効果を確かめている。そして、リアクションホイール機構を試作して、卓上実験で有効性を確認した後、クライマーに取り付け、20ｍ昇降実験により姿勢制御の効果を検証している。リアクションホイール機構はクライマーの姿勢制御の際にわずかに回転するだけなので、常時高速回転しているＣＭＧ機構よりも機構が簡単、軽量で取り扱い易い。しかし、ＣＭＧ機構よりも飽和するまでの時間は長くなるものの、やはり長時間になると飽和してしまうことも確認しており、この対処が今後の課題となる。
スパイラル推進機構は、始動時のトルク低減とともに高速で短時間のスパイラル運動により、クライマーの姿勢制御を行うことを目的としている。このためにスパイラル推進を実現するクライマーの機構について検討している。当該年度はクライマーを3輪可動ローラから脱輪防止版を用いた2輪可動ローラの機構に作り変えて検討を行っている。その結果、脱輪防止版は有効に働き、脱輪やローラの接触などの問題は解決されている。しかし、2輪に変更したため推力が十分でないためか、ローラをある程度傾けると上昇できないという問題が生じている。より推力の大きなモータを用いると機構の変更が必要であり、機構の再検討を行っている。
以上のようにクライマーの姿勢制御については単一のリアクションホイール機構を用いた場合には、ある程度結果が出ているものの飽和の問題に対する対処が必要である。スパイラル推進機構については、機構の見直しが必要になっている。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
ロープテザークライマーの姿勢制御に関する手法として、構造が複雑で重量が大きくなり扱いにくいＣＭＧ機構に変えて、構造が簡単、軽量で扱いやすいリアクションホイール機構を用いた。単一のリアクションホイール機構を用いたロープテザークライマーでは姿勢制御の効果が確認され、ＣＭＧ機構よりも倍近く長い時間飽和しないことも確認された。当初は実用上問題にならないくらい長時間飽和しないことも期待していたが、現状ではさらに飽和時間を延ばせるような機構の検討が必要になってきている。
スパイラル推進機構の方は、高速で短時間のスパイラル運動によりクライマーの姿勢制御を実現することが目的であるが、スパイラル推進の機構が複雑なためクライマーの製作が難航している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
リアクションホイール機構を用いたロープテザークライマーの姿勢制御に関しては、単一のリアクションホイール機構を用いたロープテザークライマーでは姿勢制御の効果が確認され、ＣＭＧ機構よりも倍近く長い時間飽和しないことも確認された。当初は実用上問題にならないくらい長時間飽和しないことも期待していたが、現状ではさらに飽和時間を延ばせるような機構の検討が必要になってきている。具体的にはフライホイールにジンバルを追加した機構を用いたり、リアクションホイール機構を複数用いることなどを検討している。
スパイラル推進機構の方は、高速で短時間のスパイラル運動によりクライマーの姿勢制御を実現することが目的であるが、スパイラル推進の機構が複雑なためクライマーの製作が難航している。機構の再検討を進め、スパイラル運動が可能なクライマーを開発するのが目標である。機体が開発できればその基礎実験により基本的な性能を確認後、始動時のトルク軽減や高速、短時間のスパイラル運動を実現し、スパイラルクライマーの姿勢制御を行いたい。
|
| Causes of Carryover |
当該年度の当初の直接経費の受入額は1,000,000円であったが、昨年度の繰り越し額が1,068,853円あったため、当該年度の所用額は2,068,853円であり、そのうち1,642,148円使用し、次年度への繰り越し額426,705円が生じている。
昨年度、大幅に繰り越し額が多かったのは、当初計画した機構や方式はいずれも問題点が明らかになり、別の機構や方式に切り替えて検討を行うことになったため、それらの対応に時間を費やしてしまい、予定していた機材を購入する段階まで至らなかったためである。当該年度は、ロープテザークライマーの姿勢制御を行うための装置の製作やセンサの購入などに費用を用いたため繰越額は少なくなっている。翌年度で交付決定額は使い切れる予定である。
|
