ジャイロモーメントの応用によるロープウェイ・ゴンドラの揺れ制御

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本研究では,突風や強風下でもロープウェイ・ゴンドラの安全な運行ができるように,ゴンドラに搭載したジャイロ装置により,ゴンドラの横揺れを制御する方法を提案し,理論と実験の両面から本方法の有効性を明らかにした.ジャイロ装置は,互いに逆回転する二つのジャイロロータから成り,その歳差軸にはゴンドラの横揺れ角に比例した制御トルクを作用させる構造となっている.ゴンドラ側面に風外力が作用するときのゴンドラの揺動特性は,ゴンドラ本体及び二つのロータの運動を表す三つの連立非線形微分方程式を数値解析することによって得られる.数値計算の実行に際しては,補助金によるトランスピュータを使用した.また,ゴンドラの諸数量については,実地調査による六甲・有馬ロープウェイのゴンドラを参考とした.突風を想定した短時間一定外力が作用する場合の計算結果から,ロータ回転数の影響や歳差軸ダンバーの影響が明確となり、さらに歳差軸に能動的に制御トルクを作用させることにより,ゴンドラの揺れを急速に減衰させ得ることが明かとなった.さらに,計算結果を検証するために,ジャイロ・ゴンドラの縮尺モデル及び短時間一定外力を作用させ得る装置を設計製作し,ゴンドラの揺動実験を,ジャイロを稼動しない場合,制御を行なわずロータを回転させた場合及び制御トルクを作用させた場合について行なった.なお,ゴンドラの揺れ角及びロータの振れ角の測定データの収録には,補助金によるデータレコーダを使用した.いずれの実験結果からも,数値計算で得られたジャイロ・ゴンドラの揺動特性と同じ傾向が得られることが明かとなった.以上の結果を総合して,ゴンドラの揺れ防止対策として,本研究のジャイロ装置を用いた制御方法は非常に効果のある有効な方法といえる.