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

• 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

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。

This year's test run by the agency High precision control is possible for high vibration and shock resistance in microgravity environments. High precision control is possible for high vibration and shock resistance in thermal vacuum environments. The first axis of rotation is open. High precision control is essential for reducing friction in the shaft of a rotary mechanism. Solid Lubrication, Universal Lubrication, Universal Lubricating Oil, and the Mechanism for Preventing Dispersion of Lubricating Oil Containing Invasive Materials Second, the development of tension measurement mechanism The first step is to make sure that you have a good understanding of the relationship between the two countries. The microgravity environment on orbit (gravity inclination, tension) and tension variation during extension are considered. The maximum limit of extension resistance is determined. The tension measurement function is maintained. Third, the construction of the control method. High precision control is possible in the case of force generation, initial speed of extension, excessive tension, initial speed of extension, initial speed of extension, initial speed of extension, Try to evaluate the tolerance of the universe mechanical environment Specific vibration shock test implementation, test before and after the return performance evaluation A large number of organizations have been established to evaluate the performance of the system.