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JP2934453B2 - Microgravity experiment equipment using aircraft - Google Patents
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JP2934453B2 - Microgravity experiment equipment using aircraft - Google Patents

Microgravity experiment equipment using aircraft

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JP2934453B2
JP2934453B2 JP1142933A JP14293389A JP2934453B2 JP 2934453 B2 JP2934453 B2 JP 2934453B2 JP 1142933 A JP1142933 A JP 1142933A JP 14293389 A JP14293389 A JP 14293389A JP 2934453 B2 JP2934453 B2 JP 2934453B2
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apparent acceleration
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は宇宙空間の利用として行われる航空機を用い
た微小重力実験に用いる実験装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an experimental apparatus used for a microgravity experiment using an aircraft which is performed for use in outer space.

〔従来の技術〕 第4図に、航空機を用いた微小重力実験における一般
的な航空機の飛行経路を示す。航空機が通常飛行中に上
昇し、エンジンを停止して弾道飛行状態に入ると、航空
機内における見掛けの加速度(地球座標系に関する加速
度から重力加速度を差引いたもの)が非常に小さい状
態、すなわちほぼ無重力とみなしてよい微小重力状態
が、機内で数10秒間続く。微小重力実験とは、航空機に
実験装置を搭載して、上記の見掛けの加速度が非常に小
さい状態において行う実験のことである。
[Prior Art] FIG. 4 shows a flight path of a general aircraft in a microgravity experiment using an aircraft. When the aircraft rises during normal flight, stops the engine and enters the ballistic flight state, the apparent acceleration in the aircraft (acceleration relative to the earth coordinate system minus gravitational acceleration) is very small, that is, almost zero gravity The microgravity state, which can be regarded as, lasts for several tens of seconds in the aircraft. The microgravity experiment is an experiment in which an experimental device is mounted on an aircraft and the above-mentioned apparent acceleration is extremely small.

第5図は従来の微小重力実験の実施方法説明図であ
る。1は実験装置、2は同装置を搭載している航空機、
3は航空機に固定されている加速度計、Pはパイロッ
ト、Qは実験装置のオペレータである。前記加速度計3
は航空機に固定されて、前記の見掛けの加速度を指示す
るものである。この支持が非常に小さくなった時、航空
機内に前述の微小重力状態が生じたとみなされる。
FIG. 5 is an explanatory view of a method of performing a conventional microgravity experiment. 1 is an experimental device, 2 is an aircraft equipped with the device,
3 is an accelerometer fixed to the aircraft, P is a pilot, and Q is an operator of the experimental apparatus. The accelerometer 3
Is fixed to the aircraft and indicates the apparent acceleration. When this support becomes very small, it is considered that the aforementioned microgravity condition has occurred in the aircraft.

従来、微小重力実験を行う時は、通常飛行から弾道飛
行に移る時に、パイロットPが加速度計3を監視しなが
ら、加速度計の指示がある目標値より小さくなった(即
ち微小重力状態になった)時点で実験オペレータQに連
絡し、オペレータQはこの時実験装置1に対して手動で
実験開始の操作を行っていた。また実験終了の際も同様
にパイロットPが加速度計3を監視しながら加速度指示
が目標値より大きくなった(即ち通常状態になった)時
点でオペレータQに連絡し、オペレータQはこの時実験
装置1を手動にて実験停止させていた。
Conventionally, when conducting a microgravity experiment, the pilot P monitors the accelerometer 3 when moving from a normal flight to a ballistic flight, and the accelerometer indicates a value smaller than a target value (that is, the microgravity state has been reached). At the point in time), the operator was informed of the experiment operator Q, and at this time, the operator Q manually operated the experiment apparatus 1 to start the experiment. At the end of the experiment, the pilot P also monitors the accelerometer 3 and informs the operator Q when the acceleration instruction becomes larger than the target value (that is, when the normal state is reached). 1 was manually stopped.

第6図は上述の実験に用いられている実験装置1の構
成図である。この実験装置1は実験ユニット1Aとその実
験過程を記録する記録装置1Bとからなっている。
FIG. 6 is a configuration diagram of the experimental apparatus 1 used for the above-described experiment. The experimental apparatus 1 consists a recording apparatus 1 B to record the experimental procedure and experimental unit 1 A.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

従来の無重力実験では、無重力状態になったかどうか
の判断はパイロットの判断であり、計器読み取り誤差、
判断遅れ、あるいはパイロットからオペレータへの伝達
遅れ等があるため、質の高い実験を行うことができなか
った。また特に遅れの問題はたとえ1〜2秒の遅れで
も、もともと航空機による微小重力状態は20〜30秒間し
かないので貴重な時間のロスとなっていた。
In conventional zero-gravity experiments, it is the pilot's judgment whether or not the robot has entered a zero-gravity state.
High quality experiments could not be performed due to delays in judgment or transmission from the pilot to the operator. In particular, the problem of the delay is that even if the delay is 1 to 2 seconds, the microgravity state caused by the aircraft is originally only 20 to 30 seconds, which is a valuable time loss.

本発明は、上記の従来技術の欠点を排除し、微小重力
実験の開始と停止とを自動的に行えるようにして時間の
ロスをなくした微小重力実験装置を提供しようとするも
のである。
An object of the present invention is to provide a microgravity experiment apparatus which eliminates the above-mentioned drawbacks of the prior art and can automatically start and stop a microgravity experiment and eliminate time loss.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は前記課題を解決したものであって、航空機内
において直交3軸方向にそれぞれ固定された加速度セン
サからの信号により航空機内の見掛けの加速度を演算す
る演算器、見掛けの加速度の基準値を設定する設定器、
および前記演算器によって演算された見掛けの加速度と
設定器に設定された見掛けの加速度の基準値とを比較し
て前記航空機に搭載されている実験ユニットに実験開始
または実験停止の指令信号を発する比較器を具備したこ
とを特徴とする航空機を用いた微小重力実験装置に関す
るものである。
The present invention has solved the above-mentioned problem, and has a calculator for calculating an apparent acceleration in an aircraft based on signals from acceleration sensors fixed in three orthogonal directions in an aircraft, and a reference value of the apparent acceleration. Setting device to set,
And comparing the apparent acceleration calculated by the calculator with the reference value of the apparent acceleration set in the setting device, and issuing an experiment start or experiment stop command signal to the experiment unit mounted on the aircraft. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a microgravity experiment device using an aircraft, which is provided with a vessel.

〔作用〕[Action]

航空機内の見掛けの加速度(地球座標系に関する加速
度から重力加速度を差引いたもの)は、3軸方向にそれ
ぞれ設置された加速度センサからの信号にもとづいて演
算器が演算するので、正確にもとめられる。
The apparent acceleration in the aircraft (the value obtained by subtracting the gravitational acceleration from the acceleration in the earth coordinate system) can be accurately determined because the calculator calculates based on the signals from the acceleration sensors installed in the three axial directions.

設定器に設定される見掛けの加速度の基準値は微小重
力状態とみなしてさしつかえない加速度範囲の限界値で
あり、微小重力かどうかをきめる比較基準として用いる
ものである。
The reference value of the apparent acceleration set in the setting device is a limit value of an acceleration range that can be regarded as a state of microgravity, and is used as a reference for determining whether or not the state is microgravity.

比較器は、演算器が演算した航空機内の見掛けの加速
度と、設定器に設定されている見掛けの加速度の基準値
とを自動的に比較して、微小重力かどうかを判定する。
演算された見掛けの加速度が設定された見掛けの加速度
の基準値より小さくなれば、微小重力状態とみなして実
験ユニットに実験開始の指令信号を発し、演算された見
掛けの加速度が設定された見掛けの加速度の基準値より
大きくなれば、実験ユニットに実験停止の指令信号を発
する。
The comparator automatically compares the apparent acceleration in the aircraft calculated by the calculator with the reference value of the apparent acceleration set in the setting unit to determine whether the gravity is microgravity.
If the calculated apparent acceleration becomes smaller than the set reference value of the apparent acceleration, it is regarded as a microgravity state and a command signal for starting the experiment is issued to the experimental unit, and the calculated apparent acceleration is set to the apparent acceleration. When the acceleration becomes larger than the reference value, an experiment stop command signal is issued to the experiment unit.

実験ユニットは上記の指令信号によって自動的に実験
を開始し、あるいは停止する。
The experiment unit automatically starts or stops the experiment according to the above command signal.

〔実施例〕〔Example〕

第1図に本発明の微小重力実験装置の一実施例の構成
図、第2図に同実施例の配置図を示す。図において、10
は無重力実験装置、10Aは実験開始または実験停止の信
号に応じて自動的に実験を行い、自動的に実験を停止す
る実験ユニット、10Bは記録装置、11X,11Yおよび11Z
それぞれ航空機内において直交する3軸方向に固定され
た加速度センサ、12は前記加速度センサ11X,11Yおよび1
1Zから送られた各軸方向の見掛けの加速度GX,GYおよびG
Zを基にして、航空機内の見掛けの加速度の大きさG
(絶対値)を、 によって求める演算器である。この加速度は地球座標系
に関する加速度(ベクトル)から重力加速度(ベクト
ル)を差引いたものである。13は微小重力状態とみなし
てさしつかえない見掛け加速度の限界値を比較基準値G
setとして設定するための設定器、14は前記の演算器12
で求められた見掛けの加速度Gと、設定器13にて設定さ
れた基準値Gsetとを比較する比較器、15はクロックであ
る。Gsetの値としては、例えば、重力加速度の1/10の値
が設定される。
FIG. 1 shows a configuration diagram of an embodiment of the microgravity experiment device of the present invention, and FIG. 2 shows a layout diagram of the embodiment. In the figure, 10
Is a gravity-free experimental device, 10 A is an experimental unit that automatically performs an experiment in response to an experiment start or experiment stop signal and automatically stops the experiment, 10 B is a recording device, 11 X , 11 Y and 11 Z are Acceleration sensors fixed in three orthogonal directions in the aircraft, respectively, 12 are the acceleration sensors 11 X , 11 Y and 1
1 Apparent accelerations G X , G Y and G in each axis direction sent from Z
Based on Z , the magnitude G of the apparent acceleration in the aircraft
(Absolute value) Is an arithmetic unit obtained by This acceleration is obtained by subtracting the gravitational acceleration (vector) from the acceleration (vector) relating to the earth coordinate system. 13 is the reference value G for the limit value of apparent acceleration that can be regarded as microgravity.
setter for setting a The set, said 14 calculator 12
A comparator 15 compares the apparent acceleration G obtained by the above with the reference value Gset set by the setting unit 13, and 15 is a clock. For example, a value of 1/10 of the gravitational acceleration is set as the value of G set .

第3図は上記実施例の作用説明図である。前記の構成
を有する装置において、比較器14は演算された見掛けの
加速度Gが設定された基準値Gsetより小さいと判定すれ
ば、すなわち微小重力とみなされる状態であると判定す
るならば、実験ユニット10Aに実験開始の信号を送り、
GがGsetより大きいと判定すれば、すなわち通常状態に
戻ったとみなされるならば、実験ユニット10Aに実験停
止の信号を送る。
FIG. 3 is an operation explanatory view of the above embodiment. In the apparatus having the above configuration, if the comparator 14 determines that the calculated apparent acceleration G is smaller than the set reference value Gset , that is, if it determines that the state is regarded as microgravity, the comparator 14 performs an experiment. Send a signal to the unit 10 A to start the experiment,
If the determination G is larger than G The set, i.e. if deemed returned to the normal state, and sends a signal of the experiment stopped experimental unit 10 A.

実験ユニット10Aは、例えば合金を微小重力下で自動
的に製造するための実験器具とか、動物(例えば鯉)の
微小重力下での生態を自動的に実験する器具というよう
なものであるが、本実施例では特にその実験内容を限定
するものでなく、微小重力下で自動的に実験を行う器具
であれば何でも該当するものである。なお、記録装置10
Bには演算器12の出力即ち見掛けの加速度の大きさを併
せて記録し、さらに比較器14からの開始信号でクロック
15をスタートさせてクロック15からの時刻データも併せ
て記録するようになっている。また、演算器12、比較器
14、クロック15は電子機器あるいはマイクロコンピュー
タ等で簡単に構成されるものである。
The experimental unit 10A is, for example, an experimental device for automatically manufacturing an alloy under microgravity, or an apparatus for automatically testing the ecology of an animal (for example, a carp) under microgravity. In the present embodiment, the contents of the experiment are not particularly limited, and any device that automatically performs an experiment under microgravity is applicable. The recording device 10
In B , the output of the arithmetic unit 12, that is, the magnitude of the apparent acceleration is also recorded, and furthermore, the start signal from the comparator 14
15 is started, and the time data from the clock 15 is also recorded. In addition, arithmetic unit 12, comparator
The clock 15 is simply constituted by an electronic device or a microcomputer.

以上詳述したように、本実施例の微小重力実験装置で
は航空機が通常飛行から弾道飛行に移って微小重力状態
に移行する際、第3図に示す見掛けの加速度の変化を適
確に検知し、微小重力状態に入った時点から時間のロス
なく実験をスタートでき、また通常状態に戻った時点で
直ちに実験をストップできるので効率よく、質の高い微
小重力実験を自動的に行うことが可能である。また見掛
けの加速度の大きさ、および微小重力状態継続時間も併
わせて記録出来るので、実験後のデータ解折の際も重力
補正,時間変化等の処理が正確に実施可能で、精密な実
験評価が期待出来る。また加速度センサーを直交3軸方
向に設けてあるので、航空機の姿勢にかかわらず常に正
確に航空機即ち実験装置の見掛けの加速度の大きさが検
知でき、実験の質を高めている。
As described in detail above, the microgravity experimental apparatus of the present embodiment accurately detects the change in the apparent acceleration shown in FIG. 3 when the aircraft shifts from normal flight to ballistic flight and shifts to microgravity. The experiment can be started without any loss of time when the microgravity state is entered, and the experiment can be stopped immediately upon returning to the normal state, enabling efficient and high-quality microgravity experiments to be performed automatically. is there. In addition, since the magnitude of the apparent acceleration and the duration of the microgravity state can be recorded together, even when data is broken after the experiment, gravity correction, time change, etc. can be performed accurately, and precise experimental evaluation can be performed. Can be expected. In addition, since the acceleration sensors are provided in the three orthogonal directions, the magnitude of the apparent acceleration of the aircraft, that is, the experimental apparatus, can always be accurately detected regardless of the attitude of the aircraft, thereby improving the quality of the experiment.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の航空機を用いた微小重力実験装置は、航空機
内において直交3軸方向にそれぞれ固定された加速度セ
ンサからの信号により航空機内の見掛けの加速度を演算
する演算器、見掛けの加速度の基準値を設定する設定
器、および前記演算器によって演算された見掛けの加速
度と設定器に設定された見掛けの加速度の基準値とを比
較して前記航空機に搭載されている実験ユニットに実験
開始または実験停止の指令信号を発する比較器を具備し
ているので、微小重力実験を自動的に、時間のロスなく
行うことができる。
A microgravity experiment apparatus using an aircraft of the present invention is a computing unit that calculates an apparent acceleration in an aircraft based on signals from acceleration sensors fixed in three orthogonal directions in the aircraft, and calculates a reference value of the apparent acceleration. The setting unit to be set, and comparing the apparent acceleration calculated by the computing unit with the reference value of the apparent acceleration set in the setting unit, to start or stop the experiment in the experiment unit mounted on the aircraft. Since a comparator for issuing a command signal is provided, a microgravity experiment can be automatically performed without time loss.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の微小重力実験装置の一実施例の構成
図、第2図は上記実施例の装置の配置図、第3図は上記
実施例の作用説明図、第4図は微小重力実験における一
般的な航空機の飛行径路図、第5図は従来の微小重力実
験の実施方法説明図、第6図は従来の実験装置の構成図
である。 1……実験装置、1A……実験ユニット、 1B……記録装置、2……航空機、 3……加速度計、10……微小重力実験装置、 10A……実験ユニット、 10B……記録装置、 11X,11Y,11Z……加速度センサ、 12……演算器、13……決定器、 14……比較器、15……クロック、 P……パイロット、Q……オペレータ。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the microgravity experiment apparatus of the present invention, FIG. 2 is a layout diagram of the apparatus of the above embodiment, FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the above embodiment, and FIG. FIG. 5 is an explanatory view of a method of performing a conventional microgravity experiment, and FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional experimental apparatus. 1 ... experimental device, 1 A ... experimental unit, 1 B ... recording device, 2 ... aircraft, 3 ... accelerometer, 10 ... microgravity experimental device, 10 A ... experimental unit, 10 B ... Recording device, 11 X , 11 Y , 11 Z ... acceleration sensor, 12 ... arithmetic unit, 13 ... determiner, 14 ... comparator, 15 ... clock, P ... pilot, Q ... operator.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東條 孝雄 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番 1号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (56)参考文献 実開 昭62−185698(JP,U) 実開 昭64−5900(JP,U) 実開 平2−15600(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B64G 7/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Takao Tojo 1-1-1, Wadazakicho, Hyogo-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture Inside Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Kobe Shipyard (56) References U) Japanese Utility Model Showa 64-5900 (JP, U) Japanese Utility Model Utility Model No. 2-15600 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B64G 7/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】航空機内において直交3軸方向にそれぞれ
固定された加速度センサからの信号により航空機内の見
掛けの加速度を演算する演算器、見掛けの加速度の基準
値を設定する設定器、および前記演算器によって演算さ
れた見掛けの加速度と設定器に設定された見掛けの加速
度の基準値とを比較して前記航空機に搭載されている実
験ユニットに実験開始または実験停止の指令信号を発す
る比較器を具備したことを特徴とする航空機を用いた微
小重力実験装置。
An arithmetic unit for calculating an apparent acceleration in an aircraft based on signals from acceleration sensors fixed in three orthogonal directions in an aircraft, a setting unit for setting a reference value of the apparent acceleration, and the arithmetic unit A comparator for comparing the apparent acceleration calculated by the device with the reference value of the apparent acceleration set in the setting device and issuing a command signal for starting or stopping the experiment to the experiment unit mounted on the aircraft. A microgravity experiment device using an aircraft, characterized in that:
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