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テザーを利用した軌道上浮遊物体捕獲技術の基礎的研究

研究課題

研究課題/領域番号 09751003
研究種目

奨励研究(A)

配分区分補助金
研究分野 航空宇宙工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

松永 三郎  東京工業大学, 工学部, 助教授 (00222307)

研究期間 (年度) 1997 – 1998
研究課題ステータス 完了 (1998年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
1998年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
1997年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードテザー / 捕獲 / 不具合衛星 / 衝撃 / 摩擦 / 回転制御 / デブリ除去 / テザ- / ダイナミクス
研究概要

本研究では、前年度に引き続き、不具合衛星のテザー捕獲の動力学と制御法の基礎的問題を取り上げ、シミュレーション解析と実験による検証を行った。まず、動力学に関して、前年度の2次元3体モデルを拡張し、3次元(n+1)体モデルを用いた解析を行った。この手法の特徴は、ターゲットの形状を一般化してテザー全体をn個の集中質量に離散化した簡略モデルを用いたことである。ターゲットの側面、集中質量、接触力としての垂直抗力および摩擦力を考慮した運動方程式、および2体以上の集中質量がターゲットと同時に衝突する場合にも対応しうる衝突方程式を導出した。数値シミュレーションでは、ターゲットの形状に対する摩擦・衝撃の受けやすさを明示した。また、2次元3体モデルの結果と比較し、テザーがターゲットに巻き付く運動については両者が一致することを確認した。次に巻き付けた後の揺動制御法については、テザーによって結合されているターゲットとコントローラーの2次元2体モデルを用いた。各制御法に対して拘束条件を考慮した各物体の動力学を定式化し、数値シミュレーションを行うことで、2体間の角運動量の最大変換量を示し、各制御法によるターゲット角運動量の減少の特徴を明らかにした。さらに、テザーの張力制御を行うためにリール機構を試作しフラットフロア上を空気浮上するターゲットに対するさまざまな張力制御を行った。この時の角速度変化は数値シミュレーション結果と非常によく一致しており、理論解析の検証を行うことができた。

報告書

(2件)
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (10件)

  • [文献書誌] Saburo Matunaga: "Dynamics of Tethered Multiboby Systems with Friction and Impact" Proc.AIAA GNC Conference and Exhibit. Part 1. 278-285 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 松永三郎: "衝撃時における柔軟マニピュレータシステムの運動解析" 日本機械学会論文集C編. 64・624. 2923-2930 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Saburo Matunaga: "Multibody Systems Dynamics with Configulation Changes" 49th Congress of IAF. 49. (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Saburo Matunaga: "Impact Analysis of Linked Manipulator Systems" Proc.1998 IEEE/RSJ IROS. 624-629 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 松永三郎: "テザーを用いた非協力衛星の角運動量減衰制御" 第42回宇宙科学技術連合講演会講演集. 42. 867-872 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Saburo Matunaga: "Controlled Tether Method for Damping Failed Satellite" Proc.TITech COE/Super Mechano-Systems. 2. 173-178 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Saburo Matunaga, etc.: "A Tether Based Method for Capturing In-Orbit Objects" Advances in the Astronautical Sciences. 96. 61-74 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Saburo Matunaga, etc.: "Tether-Based Capture of Orbiting Objects" Congress of the International Astronautical Fed.48. (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 松永三郎, 他: "摩擦・衝撃を伴うテザ-多体システムの動力学" 宇宙科学技術連合講演会講演集. 41. 235-240 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 松永三郎, 他: "トポロジー可変多体系の動力学について" 宇宙科学技術連合講演会講演集. 41. 817-822 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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