JP4569355B2

JP4569355B2 - Method and apparatus for preventing liquid movement during object separation in a spin satellite

Info

Publication number: JP4569355B2
Application number: JP2005102348A
Authority: JP
Inventors: 雅彦内海
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006281907A

Description

本発明は、スピン衛星より所要の物体を分離するときに、重心位置が変化することに伴ってスピン軸がシフトしても、周方向所要間隔の複数個所に配設してある各タンク間で収納液体が移動して各タンク内の液体配分量が不均等になることを防止するために用いるスピン衛星における物体分離時の液体移動防止方法及び装置に関するものである。 In the present invention, when a required object is separated from a spin satellite, even if the spin axis shifts due to the change of the center of gravity position, the tanks disposed at a plurality of required intervals in the circumferential direction are arranged. The present invention relates to a method and apparatus for preventing liquid movement at the time of object separation in a spin satellite used for preventing stored liquid from moving and uneven distribution of liquid in each tank.

人工衛星の姿勢を安定させるための手法としては、内蔵したホイールを回転させることにより三軸方向の姿勢制御を行う三軸姿勢制御方式と、衛星全体を所要回転数でスピンさせることにより姿勢の安定化を図る方式がある。このうち、衛星全体をスピンさせて姿勢の安定化を図るようにしてあるスピン衛星（スピン安定型衛星）では、搭載されている推薬液や酸化剤等の液体に対し、スピンによる遠心力が作用するようになる。又、上記スピン衛星を、スピン軸方向の一端側に設けてあるエンジンによって推進させるときには、上記推薬液や酸化剤等の液体に対し、推進加速度によりスピン軸方向の一端側へ向いた重力が作用するようになる。そのために、上記スピン衛星では、上述したような遠心力と重力のうち、どちらが支配的な場合であっても、推薬液や酸化剤等をそれぞれのタンクより安定して取り出すことができるようにするために、上記推薬液や酸化剤の供給系として、図７（イ）（ロ）に示すような液滴型タンク系をそれぞれ備えるようにしてある。 As a method for stabilizing the attitude of the artificial satellite, a three-axis attitude control method that controls the attitude in three axes by rotating the built-in wheel, and a stable attitude by spinning the entire satellite at the required rotational speed There is a method to make it. Among these, the spin satellite (spin stable satellite) designed to stabilize the attitude by spinning the entire satellite, the centrifugal force due to the spin acts on the liquid such as the propellant liquid and oxidant. To come. When the spin satellite is propelled by an engine provided on one end side in the spin axis direction, gravity directed toward one end side in the spin axis direction by the propulsion acceleration acts on the propellant liquid or oxidizer liquid. To come. Therefore, in the above spin satellite, the propellant solution, the oxidant, etc. can be stably taken out from each tank regardless of which of the centrifugal force and the gravity is dominant. For this purpose, a droplet type tank system as shown in FIGS. 7A and 7B is provided as the propellant solution and oxidant supply system.

すなわち、上記液滴型タンク系として、たとえば、推薬液用の液滴型タンク系は、図７（イ）（ロ）に示す如く、推薬液３を収納するためのタンクとして、円錐と球が接合したような形状のタンク、所謂液滴型タンク（ティアドロップ型タンク、涙滴型タンク）１を形成し、該液滴型タンク１の円錐部の頂点部分には、液取出口２を設ける。更に、スピン衛星の重心Ｃを通る偏心がないときのスピン軸（以下、単にスピン軸という。図７（イ）（ロ）にｚ軸で示す）に直角なｘｙ平面内にて、上記スピン軸（ｚ軸）を中心とする周方向所要の等間隔個所、たとえば、図７（イ）に示す如く、周方向１２０度ピッチの３個所に、上記液滴型タンク１をそれぞれ配置すると共に、該各液滴型タンク１における液取出口２が、それぞれ上記スピン軸（ｚ軸）より最も離隔する機体外周側の端部で、且つ図７（ロ）に矢印ｇで示す如き上記推進加速度による重力の作用する方向（＋ｚ方向）側の端部に位置するように、各液滴型タンク１を、図７（ロ）に示す如く、円錐部の母線がスピン軸（ｚ軸）とほぼ平行になるよう傾斜させて、図示しない支持構造により保持させるようにしてある。更に、上記各液滴型タンク１の液取出口２には、スピン軸（ｚ軸）を中心として上記各液滴型タンク１の液取出口２を取り囲むリング状配置としてある液取出管４における周方向の対応する個所がそれぞれ接続してあり、更に、該液取出管４における周方向の所要個所に、図示しないエンジンへ推薬液３を供給するための推薬液供給ライン（図示せず）を接続するようにしてある。 That is, as the above-described droplet type tank system, for example, as shown in FIGS. 7A and 7B, the droplet type tank system for the propellant liquid has a cone and a sphere as a tank for storing the propellant liquid 3. A so-called droplet type tank (tear drop type tank, tear drop type tank) 1 is formed, and a liquid outlet 2 is provided at the apex of the conical part of the droplet type tank 1. . Further, the spin axis in the xy plane perpendicular to the spin axis when there is no eccentricity passing through the center of gravity C of the spin satellite (hereinafter simply referred to as the spin axis, shown by the z axis in FIGS. 7A and 7B). The droplet-type tanks 1 are respectively arranged at required positions in the circumferential direction centered on the (z axis), for example, at three positions with a pitch of 120 degrees in the circumferential direction, as shown in FIG. The liquid outlet 2 in each droplet type tank 1 is the end portion on the outer peripheral side of the machine body that is farthest from the spin axis (z axis), and the gravity due to the propulsion acceleration as shown by the arrow g in FIG. As shown in FIG. 7 (b), each droplet-type tank 1 is positioned so that it is located at the end of the direction (+ z direction) in which the cone acts, and the generatrix of the conical portion is substantially parallel to the spin axis (z axis). It is made to incline so that it may be held by a support structure (not shown). Further, the liquid outlet 2 of each droplet type tank 1 is provided in a liquid outlet pipe 4 having a ring-like arrangement surrounding the liquid outlet 2 of each droplet type tank 1 around the spin axis (z axis). Proper liquid supply lines (not shown) for supplying the propellant liquid 3 to the engine (not shown) are connected to the corresponding positions in the circumferential direction, and further, the required positions in the circumferential direction of the liquid extraction pipe 4 are connected. Connected.

更に、上記各液滴型タンク１におけるスピン軸（ｚ軸）寄りの端部には、ガス入口５が設けてあり、該各液滴型タンク１のガス入口５同士を、連通管６を介して互いに連通接続すると共に、該連通管６における所要個所に、スピン衛星の所要個所に搭載してある図示しないヘリウムガス等の気蓄器を、調圧弁を備えたガス供給管（図示せず）を介して接続した構成としてある。 Further, a gas inlet 5 is provided at an end of each droplet type tank 1 near the spin axis (z axis), and the gas inlets 5 of each droplet type tank 1 are connected to each other via a communication pipe 6. In addition, a gas storage pipe (not shown) having a pressure regulating valve is connected to an air accumulator such as helium gas (not shown) mounted at a required location of the spin satellite at a required location in the communication tube 6. The connection is made through

上記の如き構成としてあることにより、スピン衛星をスピン軸（ｚ軸）を中心として図中矢印で示した方向にスピンさせることによって遠心力が支配的に作用している状態のときには、上記各液滴型タンク１内に収納されている推薬液３が、上記遠心力によって各液滴型タンク１内にて機体外周方向へ押し付けられ、この際、スピンが十分速くて作用する遠心力が十分大きいときには、上記推薬液３の液面は、図７（イ）に示す如く、液取出口２同士が互いに液取出管４を介して連通接続されている各液滴型タンク１内にて、スピン軸（ｚ軸）を中心とする円筒面となる。これにより、スピン衛星に搭載されている推薬液３を、上記遠心力によって、各液滴型タンク１内にほぼ均等に分散させて収納させることができると共に、該各液滴型タンク１の上記スピン軸（ｚ軸）より離隔した端部側に配置されるようにしてある液取出口２より、安定して推薬液３を取り出すことができるようにしてある。又、上記推薬液３が消費されるときには、各液滴型タンク１内の推薬液３がほぼ均等に減少されるようにしてある。 With the above-described configuration, when the centrifugal force is dominantly acting by spinning the spin satellite in the direction indicated by the arrow in the drawing with the spin axis (z axis) as the center, The propellant liquid 3 stored in the drop-type tank 1 is pressed toward the outer periphery of the machine body in each drop-type tank 1 by the centrifugal force. At this time, the centrifugal force acting at a sufficiently high speed is sufficiently high. Sometimes, the liquid surface of the propellant liquid 3 is spun in each droplet type tank 1 in which the liquid outlets 2 are connected to each other via a liquid outlet pipe 4 as shown in FIG. It becomes a cylindrical surface centering on the axis (z-axis). As a result, the propellant liquid 3 mounted on the spin satellite can be dispersed and stored almost uniformly in each droplet type tank 1 by the centrifugal force, and the above-mentioned each droplet type tank 1 can be stored. The propellant liquid 3 can be stably taken out from the liquid outlet 2 that is arranged on the end side separated from the spin axis (z axis). Further, when the propellant liquid 3 is consumed, the propellant liquid 3 in each droplet type tank 1 is reduced almost evenly.

一方、スピン衛星にて、推進加速度による重力ｇが支配的になるときには、各液滴型タンク１内にて、上記重力ｇの作用する方向へ推薬液３が寄せられるようになるが、各液滴型タンク１は、円錐部頂点の液取出口２が上記重力ｇの作用する方向側の端部に位置するようにしてあるため、この場合にも、液滴型タンク１内に収納されている推薬液３を液取出口２より安定して取り出すことができるようにしてある。 On the other hand, when the gravitational force g due to the propulsion acceleration becomes dominant in the spin satellite, the propellant liquid 3 is brought in the direction in which the gravitational force g acts in each droplet type tank 1. The drop-type tank 1 is arranged so that the liquid outlet 2 at the apex of the conical portion is located at the end of the direction in which the gravity g acts, and in this case as well, it is stored in the drop-type tank 1. The propellant liquid 3 that is present can be taken out from the liquid outlet 2 stably.

上記のように、各液滴型タンク１内より推薬液３の取り出しを行うと、該各液滴型タンク１内に空間部が生じるようになる。このため、気蓄器よりガス供給管を通して導かれるヘリウムガスを、調圧弁にて所要圧力に調圧した後、連通管６よりガス入口５を経て各液滴型タンク１へ供給して該各液滴型タンク１内の空間部に充填できるようにしてある。 As described above, when the propellant liquid 3 is taken out from each droplet type tank 1, a space portion is generated in each droplet type tank 1. For this reason, the helium gas guided through the gas supply pipe from the gas accumulator is adjusted to a required pressure by the pressure regulating valve, and then supplied from the communication pipe 6 to each droplet type tank 1 through the gas inlet 5. The space in the droplet type tank 1 can be filled.

なお、図７（ロ）では、液滴型タンク１以外の機器の記載を省略している。 In FIG. 7B, the description of devices other than the droplet type tank 1 is omitted.

ところで、スピン衛星では、実施すべきミッションにより、たとえば、衛星本体外周部の周方向等間隔位置に保持させてある同質量の複数の物体を、所要の時間間隔をおいて順に分離、放出させる作業を行う場合がある。この場合、すべての物体の分離、放出作業の終了後に初期状態のスピン軸（ｚ軸）を中心とする周方向の重量バランスが回復されるように設定してあるとしても、上記複数の物体の放出を順次行わせる途中の段階、たとえば、第１の物体のみを分離、放出させた段階では、スピン衛星の重心の位置が、当初の重心Ｃ位置よりずれ、たとえば、図７（イ）に示すＧの位置へ変位することがある。 By the way, in the spin satellite, depending on the mission to be carried out, for example, the work of sequentially separating and discharging a plurality of objects of the same mass held at the circumferentially equidistant positions on the outer periphery of the satellite body at a required time interval May do. In this case, even if it is set so that the weight balance in the circumferential direction around the spin axis (z axis) in the initial state is recovered after the separation and release operations of all the objects are completed, At the stage where the emission is performed sequentially, for example, at the stage where only the first object is separated and released, the position of the center of gravity of the spin satellite is deviated from the initial position of the center of gravity C, for example, as shown in FIG. It may be displaced to the position of G.

上記のようにしてスピン衛星に重心位置の変位が生じると、該スピン衛星のスピン軸が、上記変位後の重心Ｇを通るようにシフトされ、シフト後の新たなスピン軸を中心にスピン衛星全体のスピンが行われるようになる。このため、上記液滴型タンク系では、回転が偏心されることになる。上記のように液滴型タンク系が偏心されると、各液滴型タンク１内に収納されている推薬液３は、その液面が、変位後の重心Ｇを通る新たなスピン軸を中心とした円筒面となろうとするため、図７（イ）に二点鎖線で示す如く、変位後の新たな重心Ｇ位置より遠い液滴型タンク１では、内部の推薬液３の量が増加する一方、新たな重心Ｇに近い液滴型タンク１では、内部の推薬液３の量が減少するように、各液滴型タンク１間で推薬液３の移動が生じ、該各液滴型タンク１内の推薬液３の量が均等ではなくなる。 When the displacement of the center of gravity occurs in the spin satellite as described above, the spin axis of the spin satellite is shifted so as to pass through the center of gravity G after the displacement, and the entire spin satellite is centered around the new spin axis after the shift. Spin will be performed. For this reason, in the droplet type tank system, the rotation is eccentric. When the droplet type tank system is eccentric as described above, the propellant liquid 3 stored in each droplet type tank 1 has its liquid level centered on a new spin axis passing through the center of gravity G after displacement. Therefore, as shown by a two-dot chain line in FIG. 7 (a), the amount of the propellant 3 in the droplet type tank 1 far from the new center of gravity G after the displacement increases. On the other hand, in the droplet type tank 1 near the new center of gravity G, the propellant solution 3 is moved between the droplet type tanks 1 so that the amount of the propellant solution 3 in the interior decreases, and each of the droplet type tanks 1 The amount of the propellant solution 3 in 1 is not uniform.

上記各液滴型タンク１間で推薬液３の移動が生じて、該各液滴型タンク１の推薬液３の収納量に大きなアンバランスが生じると、たとえば、推薬液３の残量が十分あるにもかかわらず、変位後の重心Ｇ位置に近い液滴型タンク１が空になってしまう虞があり、このようにして一部の液滴型タンク１が空になってしまう場合には、推薬液３の消費効率の著しい低下が生じる問題が懸念される。又、エンジンが上記空になった液滴型タンク１内よりガスを吸い込んでしまう虞も懸念される。 When the propellant liquid 3 moves between the droplet type tanks 1 and a large imbalance occurs in the amount of the propellant liquid 3 stored in the droplet type tanks 1, for example, the remaining amount of the propellant liquid 3 is sufficient. In spite of the fact, there is a risk that the droplet type tank 1 close to the position of the center of gravity G after displacement may be emptied. In this way, when some of the droplet type tanks 1 are emptied. There is a concern that the consumption efficiency of the propellant solution 3 may be significantly reduced. There is also a concern that the engine may suck gas from the emptied droplet tank 1.

更に、上記各液滴型タンク１では、球に円錐を接合した形状としてあることに起因して、スピン衛星のスピンが十分速くて液面がスピン軸に平行なときには、液滴型タンク１内の推薬液３の量が減少するにしたがって、該液滴型タンク１内の推薬液３自体の重心位置が、図７（イ）（ロ）におけるｚ座標が大きくなる方向へずれるようになる。このために、スピン軸のまわりに配されている各液滴型タンク１内の推薬液３の量が大きく異なる場合には、各液滴型タンク１の重心位置がｚ軸方向に相違するようになるため、衛星−液体系の慣性主軸がスピン軸と平行にならずに傾きを生じる虞も懸念される。 Further, each of the droplet type tanks 1 has a shape in which a cone is joined to a sphere. When the spin of the spin satellite is sufficiently fast and the liquid level is parallel to the spin axis, As the amount of the propellant liquid 3 decreases, the position of the center of gravity of the propellant liquid 3 itself in the droplet type tank 1 shifts in the direction in which the z coordinate in FIGS. For this reason, when the amount of the propellant liquid 3 in each droplet type tank 1 arranged around the spin axis is greatly different, the gravity center position of each droplet type tank 1 is different in the z-axis direction. Therefore, there is a concern that the inertial principal axis of the satellite-liquid system may be inclined without being parallel to the spin axis.

そこで、本発明者は、上記した各問題が、いずれも、各液滴型タンク１間にて推薬液３の移動が生じることに起因していることに着目して、スピン衛星から物体を分離することにより重心位置が当初の重心位置よりずれるときにも、各液滴型タンクの推薬液配分量を均等に保持できるようにして、上述したような問題が生じる虞を低減させることができるようにするための手法を提案している（たとえば、非特許文献１参照）。 Therefore, the present inventor separated the object from the spin satellite by paying attention to the fact that each of the problems described above is caused by the movement of the propellant liquid 3 between the respective droplet type tanks 1. As a result, even when the position of the center of gravity deviates from the original position of the center of gravity, the propellant liquid distribution amount of each droplet type tank can be held evenly, thereby reducing the possibility of causing the above-described problems. Has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1).

これは、図８（イ）に示す如く、図７（イ）（ロ）に示したと同様に周方向に１２０度ピッチで３つの液滴型タンク１を備えた構成としてあるスピン衛星の液滴型タンク系において、スピン衛星からの物体分離により重心位置が当初の重心Ｃより重心Ｇの位置へ変位したことに伴い、この変位後の新たな重心Ｇ位置を通るようにスピン軸がシフトさせられて、液滴型タンク系が偏心させられ、これにより、各液滴型タンク１内の推薬液３が、その液面が上記重心Ｇを通る新たなスピン軸を中心とする円筒面になるよう各液滴型タンク１間を移動しようとするときに、上記新たな重心Ｇ位置に近い液滴型タンク１をスピン軸から遠くへ離れるように移動させるようにすることである。すなわち、上記新たな重心Ｇ位置に近いために内部の推薬液３の量が減少して、図８（イ）に示す如く空になる虞のある液滴型タンク（図８（イ）における左下に位置する液滴型タンク）１を、図８（ロ）に示す如く、新たな重心Ｇ位置を通るスピン軸より離れるように移動させることにより、各液滴型タンク１内の推薬液３の配分量を均等にさせるようにするものである。なお、図８（イ）（ロ）では、液滴型タンク１以外の機器の記載を省略してある。 As shown in FIG. 8 (A), this is the same as shown in FIGS. 7 (A) and 7 (B). The droplets of a spin satellite having a configuration in which three droplet-type tanks 1 are provided at a pitch of 120 degrees in the circumferential direction. In the type tank system, as the center of gravity is displaced from the original center of gravity C to the position of the center of gravity G by object separation from the spin satellite, the spin axis is shifted so as to pass through the new center of gravity G after the displacement. Thus, the droplet type tank system is decentered, so that the propellant liquid 3 in each droplet type tank 1 becomes a cylindrical surface whose center is a new spin axis passing through the center of gravity G. When trying to move between each droplet type tank 1, the droplet type tank 1 close to the new center of gravity G is moved away from the spin axis. That is, since it is close to the new center of gravity G, the amount of the propellant liquid 3 inside is reduced, and there is a possibility that it will become empty as shown in FIG. 8 (A). 8), the propellant liquid 3 in each droplet type tank 1 is moved away from the spin axis passing through the new center of gravity G as shown in FIG. The distribution amount is made uniform. In FIGS. 8A and 8B, description of devices other than the droplet type tank 1 is omitted.

内海（M.Utsumi）,「涙滴形タンク系における推進薬の位置（Position of Propellant in Teardrop Tank Systems）」,ジャーナルオブスペースクラフトアンドロケッツ（Journal of Spacecraft and rockets），（米国）,米国航空宇宙学会（American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc.），１９９７年，第３４巻，第６号，ｐ.７９９−８０４M. Utsumi, “Position of Propellant in Teardrop Tank Systems”, Journal of Spacecraft and rockets, (US), US Aerospace American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., 1997, Vol. 34, No. 6, p. 799-804

ところが、上記非特許文献１に記載された方法は、スピン衛星より物体を分離するときに重心位置が変化してスピン軸がシフトしても、液滴型タンク１を移動させることにより、各液滴型タンク１内に収納されている推薬液の量をほぼ均等に保持できるようにするものであるため、一部の液滴型タンク１が空になる虞はなく、推薬液３の消費効率の著しい低下が生じる虞や、エンジンがガスを吸い込んでしまう虞、衛星−液体系の慣性主軸に傾きが生じる虞、等を防止するために有効なものであるが、該非特許文献１に記載された方法を実施する際には、液滴型タンク１をゆっくり移動させるようにしないと、スロッシング（液面の振動）が起こり、スピン衛星の制御系にとって障害となる振動外乱を引き起こす虞が生じる。 However, in the method described in Non-Patent Document 1, the liquid droplet tank 1 is moved to move each liquid even when the center of gravity changes when the object is separated from the spin satellite and the spin axis shifts. Since the amount of the propellant liquid stored in the drop-type tank 1 can be held almost evenly, there is no possibility that some of the drop-type tanks 1 are empty, and the consumption efficiency of the propellant liquid 3 This is effective in preventing the possibility of a significant drop in the air pressure, the possibility that the engine may inhale gas, the inclination of the inertial principal axis of the satellite-liquid system, and the like. When carrying out the above-described method, if the droplet type tank 1 is not moved slowly, sloshing (vibration of the liquid level) occurs, which may cause a vibration disturbance that hinders the control system of the spin satellite.

又、上記非特許文献１に記載された方法を実施するためには、液滴型タンク１の移動装置が必要になると共に、液滴型タンク１を移動させるためのスペースをスピン衛星内部に予め確保しておく必要があり、このため、スペースや重量の面から制約が大きくなるというのが実状である。 In order to carry out the method described in Non-Patent Document 1, a moving device for the droplet type tank 1 is required, and a space for moving the droplet type tank 1 is provided in advance inside the spin satellite. It is necessary to ensure this, and for this reason, the actual situation is that restrictions are increased in terms of space and weight.

そこで、本発明は、スピン衛星から物体を分離することに伴って、該スピン衛星における重心位置が変化して、変化後の重心位置を通るようにスピン軸がシフトして、液滴型タンク系が偏心するようになっても、液滴型タンクを移動させることなく各液滴型タンク間における液体の移動を未然に防止できるようにして、各液滴型タンクに収納してある液体の量をほぼ均等なまま保持できるようにし、これにより、液滴型タンクに推薬液を収納している場合には、推薬液消費効率が著しく低下したり、空になった液滴型タンクからエンジンへガスが吸い込まれるようになる虞を未然に防止でき、更には、衛星−液体全系の慣性主軸に傾きが生じる虞を未然に防止できるスピン衛星における物体分離時の液体移動防止方法及び装置を提供しようとするものである。 Therefore, according to the present invention, as the object is separated from the spin satellite, the position of the center of gravity of the spin satellite is changed, and the spin axis is shifted so as to pass through the changed position of the center of gravity. The amount of liquid stored in each drop-type tank can be prevented from moving between the drop-type tanks without moving the drop-type tank even when the drop-type tank becomes eccentric. Therefore, when propellant liquid is stored in the droplet type tank, the propellant solution consumption efficiency is significantly reduced or the empty droplet type tank is transferred to the engine. Provided is a method and apparatus for preventing liquid movement at the time of object separation in a spin satellite, which can prevent the possibility of gas being sucked, and further prevent the possibility of tilting the principal axis of inertia of the entire satellite-liquid system. Trying to Is shall.

本発明は、上記課題を解決するために、タンク系を備えてなるスピン衛星より所要の物体の分離を行う直前に、複数のタンク内にガス入口よりガスを供給して液面側に所要のガス圧を作用させ、上記物体の分離に際して、上記液面側に所要のガス圧を作用させた状態のまま上記各タンク内にガスを封入し且つ該各タンクのガス入口同士の連通を遮断して、各タンク間の液体の移動を抑えるようにするスピン衛星における物体分離時の液体移動防止方法、及び、スピン衛星におけるタンク系を構成する液取出管に連通させてある複数のタンク間に、各タンクのガス入口同士を連通するガスの連通管を設けて、所要圧力のガスを各タンク内へ供給することができるようにすると共に、上記連通管に、各タンクのガス入口同士の連通を遮断するための遮断弁を設けてなる構成を有するスピン衛星における物体分離時の液体移動防止装置とする。 In order to solve the above problems, the present invention supplies gas from a gas inlet into a plurality of tanks immediately before separating a required object from a spin satellite provided with a tank system, When separating the object by applying a gas pressure, the gas is sealed in each tank while the required gas pressure is applied to the liquid surface side, and communication between the gas inlets of each tank is shut off. Te, liquid movement preventing method when the object separation in spin satellites to suppress the movement of the liquid between the tanks, and, among a plurality of tanks are communicated with the liquid recovery tube for constituting the tank system in a spin satellites, the gas inlet of the respective tanks by providing a communicating pipe of the gas communicating, the required pressure of the gas as well as to be able to supply into each tank, to the communication pipe, the communication of the gas inlet of the respective tanks To block A liquid movement preventing device when the object separation in spin satellites having provided comprising constituting the shutoff valve.

より具体的には、液取出管に連通されている複数のタンク間に、各タンクのガス入口同士を連通するガスの連通管を設けて、スピン衛星より物体の分離を行う直前に、上記連通管を経て各タンク内へ所要のガス圧を作用させてから、上記物体の分離に際して、上記連通管を遮断弁で遮断させて各タンク内にガスを封入させるようにする方法とし、更に、スピン衛星より所要の物体の分離を行う直前に、連通管を通して各タンクの液面側へ所要のガスを供給するように指令を与え、且つスピン衛星より物体の分離に際して、遮断弁へ閉止指令を与える機能を有する制御器を備えた構成とする。 More specifically, a gas communication pipe that communicates between the gas inlets of each tank is provided between a plurality of tanks that are in communication with the liquid extraction pipe, and the communication is performed immediately before the object is separated from the spin satellite. A method is adopted in which a required gas pressure is applied to each tank through a tube, and then, when separating the object, the communication pipe is shut off by a shut-off valve so that the gas is sealed in each tank. Immediately before the separation of the desired object from the satellite, provides an instruction to supply the required gas through the communicating pipe to the liquid surface side of the tanks, and upon separation of the object from the spin satellites, the closure command to the shielding sectional valve The controller is provided with a controller having a function of giving.

本発明によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）タンク系を備えてなるスピン衛星より所要の物体の分離を行う直前に、複数のタンク内にガス入口よりガスを供給して液面側に所要のガス圧を作用させ、上記物体の分離に際して、上記液面側に所要のガス圧を作用させた状態のまま上記各タンク内にガスを封入し且つ該各タンクのガス入口同士の連通を遮断して、各タンク間の液体の移動を抑えるようにするスピン衛星における物体分離時のタンク内液体の移動防止方法、及び、スピン衛星におけるタンク系を構成する液取出管に連通させてある複数のタンク間に、各タンクのガス入口同士を連通するガスの連通管を設けて、所要圧力のガスを各タンク内へ供給することができるようにすると共に、上記連通管に、各タンクのガス入口同士の連通を遮断するための遮断弁を設けてなる構成を有するスピン衛星における物体分離時の液体移動防止装置とし、より具体的には、液取出管に連通されている複数のタンク間に、各タンクのガス入口同士を連通するガスの連通管を設けて、スピン衛星より物体の分離を行う直前に、上記連通管を経て各タンク内へ所要のガス圧を作用させてから、上記物体の分離に際して、上記連通管を遮断弁で遮断させて各タンク内にガスを封入させるようにした方法及び装置としてあるので、スピン衛星からの物体の分離に伴って該スピン衛星の重心が変位し、これにより、スピン軸がシフトされて、上記タンク系が偏心されることによって各タンク間で液体の移動が生じようとするときに、移動先となるタンク内への液体の流入を該タンク内に既に所要圧力で封入されているガスが圧縮されることによって更に上昇するガス圧の反力により阻止することができる。
（２）したがって、各タンクに収納してある液体の量をほぼ均等なまま保持できる。これにより、上記各タンクが推薬液用のタンクの場合には、一部のタンクが空になって推薬液消費効率が著しく低下したり、空になったタンクからエンジンへガスが吸い込まれるようになる虞を未然に防止できる。
（３）更に、各タンク内の液体の量をほぼ均等に保持できることから、該各タンク内の液体の重心位置のスピン軸に沿う方向の差異を小さく抑えることができて、衛星−液体全系の慣性主軸に傾きが生じる虞を未然に防止できる。 According to the present invention, the following excellent effects are exhibited.
(1) Immediately before the required object is separated from the spin satellite provided with the tank system, gas is supplied into the plurality of tanks from the gas inlets, and the required gas pressure is applied to the liquid surface side. At the time of separation, the gas is sealed in each tank while the required gas pressure is applied to the liquid surface side, and the communication between the gas inlets of each tank is shut off so that the liquid moves between the tanks. The method of preventing liquid movement in the tank when separating objects in the spin satellite, and the gas inlets of the tanks between the plurality of tanks connected to the liquid extraction pipes constituting the tank system in the spin satellite A gas shutoff valve for shutting off the communication between the gas inlets of each tank is provided in the tank so that a gas having a required pressure can be supplied into each tank. Is provided Forming a liquid movement preventing device when the object separation in spin satellites with, more specifically, between the plurality of tanks in communication with the liquid take-out tube, a communicating pipe of the gas which communicates the gas inlet of the respective tanks Immediately before the object is separated from the spin satellite, a required gas pressure is applied to each tank through the communication pipe, and when the object is separated, the communication pipe is blocked by a shut-off valve. Since there is a method and apparatus in which gas is sealed in a tank, the center of gravity of the spin satellite is displaced with the separation of the object from the spin satellite, and thereby the spin axis is shifted and the tank system is When the liquid is about to move between the tanks due to the eccentricity, the inflow of the liquid into the tank as the movement destination is compressed with the gas already sealed in the tank at the required pressure. It can be prevented by the reaction force of the gas pressure further increases by.
(2) Therefore, the amount of liquid stored in each tank can be kept substantially equal. As a result, when each of the above tanks is a tank for propellant liquid, some tanks are emptied and the propellant liquid consumption efficiency is remarkably lowered, or gas is sucked into the engine from the emptied tank. Can be prevented.
(3) Furthermore, since the amount of liquid in each tank can be held substantially evenly, the difference in the direction along the spin axis of the center of gravity position of the liquid in each tank can be kept small, and the entire satellite-liquid system It is possible to prevent the inclination of the inertia main axis from occurring.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は本発明の実施の一形態として、推薬液用の液滴型タンク系へ適用する場合を示すもので、図７に示したと同様の構成としてあるスピン衛星の推薬液用の液滴型タンク系において、各液滴型タンク１のガス入口５同士を連通接続している連通管６の所要個所、たとえば、各液滴型タンク１との接続部同士の間に、遮断弁７をそれぞれ設け、且つ上記連通管６の所要位置に、ガスボンベの如き所要のガス供給部８を、開閉弁１０付きのガス供給管９を介し接続した構成とする。これにより、上記連通管６上の各遮断弁７を開放した状態にて、上記開閉弁１０を開操作することにより、上記ガス供給部８よりガス供給管９を通して導かれる所要圧力のガス、たとえば、ヘリウムガス１１を、上記連通管６を経て各液滴型タンク１にガス入口５より供給することができるようにする。又、各液滴型タンク１へのヘリウムガス１１の供給後、上記連通管６を各遮断弁７により遮断させると共に、上記ガス供給管９上の開閉弁１０を閉操作することにより、上記各液滴型タンク１内の空間部に、上記所要圧力で供給されたヘリウムガス１１を封入できて、該各液滴型タンク１内の推薬液３の液面側に、上記封入されたヘリウムガス１１のガス圧を作用させることができるようにする。 FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a propellant drop type tank system, and a spin satellite propellant drop type having the same configuration as shown in FIG. In the tank system, a shut-off valve 7 is provided between necessary portions of the communication pipe 6 that connects the gas inlets 5 of the respective droplet type tanks 1 to each other, for example, between the connecting portions with the respective droplet type tanks 1. A required gas supply unit 8 such as a gas cylinder is connected to a required position of the communication pipe 6 via a gas supply pipe 9 with an on-off valve 10. As a result, by opening the on-off valve 10 in a state where the shutoff valves 7 on the communication pipe 6 are opened, a gas having a required pressure guided from the gas supply section 8 through the gas supply pipe 9, for example, The helium gas 11 can be supplied from the gas inlet 5 to each droplet type tank 1 through the communication pipe 6. Further, after the helium gas 11 is supplied to each droplet type tank 1, the communication pipe 6 is shut off by the shut-off valves 7, and the on-off valve 10 on the gas supply pipe 9 is closed, whereby The helium gas 11 supplied at the required pressure can be sealed in the space in the droplet type tank 1, and the sealed helium gas is placed on the liquid surface side of the propellant liquid 3 in each droplet type tank 1. 11 gas pressure can be applied.

更に、スピン衛星から物体を分離する直前に上記開閉弁１０を開け、上記ガス供給部８よりガス供給管９、連通管６を経て上記各液滴型タンク１内へ上記ヘリウムガス１１を供給させて、各液滴型タンク１内における推薬液３の液面側に所要のガス圧を作用させた状態とすると共に、物体の分離に際して、上記各遮断弁７と開閉弁１０を閉じて各液滴型タンク１間を遮断させるようにするための制御器１２を備える。 Further, immediately before the object is separated from the spin satellite, the on-off valve 10 is opened, and the helium gas 11 is supplied from the gas supply unit 8 into the droplet type tank 1 through the gas supply pipe 9 and the communication pipe 6. Thus, the required gas pressure is applied to the liquid level side of the propellant liquid 3 in each droplet type tank 1, and each of the liquids is closed by closing the shutoff valve 7 and the on-off valve 10 when separating the object. A controller 12 is provided for blocking between the drop-type tanks 1.

詳述すると、上記制御器１２は、スピン衛星から物体を分離させるための図示しない分離装置と連携して、スピン衛星から物体を分離させる時期に関する情報を事前に受けるようにしてあり、上記分離装置によるスピン衛星からの物体の分離作業を行う直前に、上記ガス供給管９上の開閉弁１０へ開指令を与えて該開閉弁１０を開操作させるようにしてある。又、該開閉弁１０の開操作で、上記ガス供給部８よりガス供給管９を通して所要圧力のヘリウムガス１１が、上記連通管６を経て各液滴型タンク１のガス入口５より供給されて各液滴型タンク１内に所要のガス圧が作用させられると、上記分離装置による物体の分離に際して、上記各遮断弁７と開閉弁１０を閉じるように指令を与えて、該各遮断弁７を閉じて各液滴型タンク１間を遮断させることにより、上記各液滴型タンク１内へ供給した上記所要圧力のヘリウムガス１１のガス圧を、該各液滴型タンク１内の推薬液３の液面側に作用させた状態で、各液滴型タンク１内のヘリウムガス１１を封じることができるようにしてある。 More specifically, the controller 12 is configured to receive in advance information related to the time when the object is separated from the spin satellite in cooperation with a separation device (not shown) for separating the object from the spin satellite. Immediately before the work for separating the object from the spin satellite is performed, an opening command is given to the opening / closing valve 10 on the gas supply pipe 9 to open the opening / closing valve 10. Further, by opening the on-off valve 10, helium gas 11 having a required pressure is supplied from the gas supply unit 8 through the gas supply pipe 9 through the communication pipe 6 from the gas inlet 5 of each droplet type tank 1. When a required gas pressure is applied to each droplet type tank 1, a command is given to close each shut-off valve 7 and on-off valve 10 when separating the object by the separating device, and each shut-off valve 7 Is closed and the liquid droplet tanks 1 are disconnected from each other, so that the gas pressure of the helium gas 11 of the required pressure supplied into the liquid droplet tanks 1 is changed to the propellant liquid in the liquid droplet tanks 1. The helium gas 11 in each droplet type tank 1 can be sealed while acting on the liquid level 3.

上記制御器１２による各遮断弁７の遮断操作は、上記の如き物体の分離に際して行うが、そのタイミングは、各液滴型タンク１内の推薬液３の液面側へ上記所要圧力のヘリウムガス１１によるガス圧を供給した後であれば、物体の分離直前、物体の分離と同時であってもよく、あるいは、スピン衛星の重心位置がシフトして液滴型タンク系が偏心しても、各液滴型タンク１同士の間で推薬液３の移動が実際に生じるまでには数秒のタイムラグがあることから、物体の分離直後であってもよい。 The shut-off operation of each shut-off valve 7 by the controller 12 is performed at the time of separation of the object as described above. The timing is the helium gas at the required pressure to the liquid surface side of the propellant liquid 3 in each droplet type tank 1. 11 after the gas pressure of 11 is supplied, immediately before the separation of the object, simultaneously with the separation of the object, or even if the position of the center of gravity of the spin satellite is shifted and the droplet type tank system is decentered. Since there is a time lag of several seconds before the propellant liquid 3 actually moves between the droplet type tanks 1, it may be immediately after the separation of the object.

上記ガス供給部８より導いたヘリウムガス１１により各液滴型タンク１内の推薬液３の液面側へ作用させるガス圧は、５０Ｎ／ｍ^２以上とする。これは、各液滴型タンク１内の推薬液３の液面側へ作用させるガス圧が５０Ｎ／ｍ^２よりも低いと、液滴型タンク系に偏心が生じて、各液滴型タンク１間で推薬液３が移動しようとするときに、該推薬液３の移動先となる液滴型タンク１内のガス圧をあまり高めることができず、このため、後述するように液滴型タンク１内で高められるガス圧の反力により上記推薬液３の移動を阻止するという効果があまり期待できないためである。一方、上記各液滴型タンク１内の推薬液３の液面側へ作用させるガス圧の上限は、各液滴型タンク１の耐圧能力を考慮して、液滴型タンク系に偏心が生じて、各液滴型タンク１間で推薬液３が移動しようとするときに、該推薬液３の移動先となる液滴型タンク１内の圧力が、該各液滴型タンク１に損傷を及ぼす虞のない圧力範囲に収まるように設定するようにする。したがって、上記ガス圧は、たとえば、１９６Ｎ／ｍ^２と設定するようにすればよい。 The gas pressure applied to the liquid surface side of the propellant liquid 3 in each droplet tank 1 by the helium gas 11 introduced from the gas supply unit 8 is set to 50 N / m ² or more. This is because when the gas pressure applied to the liquid surface side of the propellant liquid 3 in each droplet type tank 1 is lower than 50 N / m ² , eccentricity occurs in the droplet type tank system, and each droplet type tank 1 When the propellant liquid 3 is about to move between them, the gas pressure in the droplet type tank 1 to which the propellant liquid 3 is moved cannot be increased so much. This is because the effect of blocking the movement of the propellant solution 3 due to the reaction force of the gas pressure increased within 1 cannot be expected so much. On the other hand, the upper limit of the gas pressure to be applied to the liquid level side of the propellant liquid 3 in each droplet type tank 1 takes account of the pressure resistance capability of each droplet type tank 1 and causes eccentricity in the droplet type tank system. Thus, when the propellant liquid 3 is about to move between the droplet type tanks 1, the pressure in the droplet type tank 1 to which the propellant solution 3 is moved damages the droplet type tanks 1. The pressure should be set within the pressure range where there is no risk of application. Therefore, the gas pressure may be set to 196 N / m ² , for example.

上記ガス供給部８としては、たとえば、従来、各液滴型タンク１内の推薬液３の消費に合せてガス入口５側へ調圧したヘリウムガスを供給できるようスピン衛星に装備されているヘリウムガスの気蓄器を用いるようにすれば、スペースの面で有利なものとすることが可能となる。 As the gas supply unit 8, for example, conventionally, helium equipped in a spin satellite can supply helium gas adjusted to the gas inlet 5 side in accordance with the consumption of the propellant liquid 3 in each droplet type tank 1. If a gas gas accumulator is used, it can be advantageous in terms of space.

なお、図１における上記ガス供給部８、ガス供給管９、開閉弁１０、制御器１２の配置は、それぞれ液滴型タンク系に対する取付状態の概要を示すための便宜上の配置であり、それぞれの実際の配置を反映するものではない。その他、図７（イ）（ロ）に示したものと同一のものには同一符号が付してある。 The arrangement of the gas supply unit 8, the gas supply pipe 9, the on-off valve 10, and the controller 12 in FIG. 1 is an arrangement for convenience in order to show an outline of the mounting state with respect to the droplet type tank system. It does not reflect the actual arrangement. In addition, the same components as those shown in FIGS. 7A and 7B are denoted by the same reference numerals.

以上の構成としてある本発明のスピン衛星における物体分離時の液体移動防止装置を使用する場合は、通常は、連通管６上の遮断弁７を開放した状態で各液滴型タンク１内の推薬液３の供給を行なわせるようにしておき、スピン衛星から物体の分離を行う直前に、制御器１２により開閉弁１０を開操作させて、ガス供給部８よりガス供給管９を通して導いた所要圧力のヘリウムガス１１を連通管６を経て各液滴型タンク１へ供給した後、上記スピン衛星からの物体の分離に際して、たとえば、分離直後に、制御器１２により開閉弁１０を閉じると共に、上記連通管６上の各遮断弁７を閉作動させて各液滴型タンク１間の連通を遮断する。 In the case of using the liquid movement preventing apparatus for separating objects in the spin satellite of the present invention having the above-described configuration, the propulsion in each droplet type tank 1 is normally performed with the shut-off valve 7 on the communication pipe 6 opened. The required pressure introduced through the gas supply pipe 9 from the gas supply unit 8 by opening the on-off valve 10 by the controller 12 immediately before the object is separated from the spin satellite. After the helium gas 11 is supplied to each droplet type tank 1 through the communication pipe 6, when the object is separated from the spin satellite, for example, immediately after the separation, the on-off valve 10 is closed by the controller 12 and the communication is performed. The shut-off valves 7 on the pipe 6 are closed and the communication between the drop-type tanks 1 is shut off.

この状態にて、上記スピン衛星からの物体の分離、放出に伴い、該スピン衛星の重心Ｃが、たとえば、重心Ｇの位置へ変位すると、この変位後の重心Ｇ位置を通るようにスピン衛星のスピン軸がシフトされ、このため、上記液滴型タンク系は偏心されるようになる。このために、各液滴型タンク１内に収納されている推薬液３は、その液面が上記シフト後の新たなスピン軸を中心とする円筒面になるように、すなわち、上記各液滴型タンク１内の推薬液３は、上記新たなスピン軸に近い液滴型タンク１では減少し、上記新たなスピン軸に遠い液滴型タンク１では増加するように各液滴型タンク１間で移動しようとする。しかし、推薬液３の移動先となる液滴型タンク１では、推薬液３が流入すると、該流入する推薬液３の分だけ該液滴型タンク１内に封入されているヘリウムガス１１の体積が減少され、この体積の減少に伴ってガス圧が上昇されるようになるが、上記各液滴型タンク１内には、予め、上記ヘリウムガス１１が所要圧力、たとえば、１９６Ｎ／ｍ^２と高い圧力で封入されているため、上記体積の減少によって更にガス圧が上昇されると、その反力により推薬液３の流入が阻止されるようになる。 In this state, when the center of gravity C of the spin satellite is displaced to, for example, the position of the center of gravity G along with the separation and release of the object from the spin satellite, the spin satellite passes through the position of the center of gravity G after the displacement. The spin axis is shifted, so that the droplet tank system becomes eccentric. For this reason, the propellant liquid 3 stored in each droplet type tank 1 is such that its liquid surface becomes a cylindrical surface centered on the new spin axis after the shift, that is, each droplet described above. The propellant liquid 3 in the mold tank 1 decreases between the droplet type tanks 1 so as to decrease in the droplet type tank 1 close to the new spin axis and increase in the droplet type tank 1 far from the new spin axis. Try to move in. However, when the propellant liquid 3 flows into the droplet type tank 1 to which the propellant liquid 3 is moved, the volume of the helium gas 11 enclosed in the droplet type tank 1 by the amount of the propellant liquid 3 that flows in. As the volume decreases, the gas pressure increases. However, in each droplet type tank 1, the helium gas 11 is preliminarily set to a required pressure, for example, 196 N / m ² . Since the gas is sealed at a high pressure, when the gas pressure is further increased due to the decrease in the volume, the reaction force prevents the propellant liquid 3 from flowing in.

このように、本発明のスピン衛星における物体分離時の液体移動防止方法及び装置によれば、上記のようにスピン衛星におけるスピン軸がシフトして、液滴型タンク系が偏心されるようになっても、上記各液滴型タンク１間における推薬液３の移動を阻止することができる。したがって、液滴型タンク１を移動させることなく各液滴型タンク１に収納してある液体の量をほぼ均等なまま保持でき、これにより、一部の液滴型タンク１が空になって推薬液消費効率が著しく低下したり、空になった液滴型タンクからエンジンへガスが吸い込まれるようになる虞を未然に防止でき、更には、衛星−液体全系の慣性主軸に傾きが生じる虞を未然に防止できる。 Thus, according to the method and apparatus for preventing liquid movement during object separation in the spin satellite of the present invention, as described above, the spin axis in the spin satellite is shifted, and the droplet type tank system is decentered. However, the movement of the propellant solution 3 between the droplet type tanks 1 can be prevented. Accordingly, the amount of liquid stored in each droplet type tank 1 can be kept substantially equal without moving the droplet type tank 1, and as a result, some of the droplet type tanks 1 are emptied. Propellant liquid consumption efficiency can be significantly reduced and gas can be sucked into the engine from an empty droplet tank. In addition, the inertial main axis of the satellite-liquid system is tilted. It is possible to prevent fear.

上記のように、各液滴型タンク１内に所要圧力でヘリウムガス１１を封入し、且つ遮断弁７により連通管６を介した各液滴型タンク１同士の連通を遮断した状態であっても、該各液滴型タンク１内には、上記ヘリウムガス１１が所要圧力で封入されているため、該各液滴型タンク１からの図示しないエンジンへの推薬液３の供給は問題なく行なうことができる。その後、スピン衛星から予定されているすべての物体の分離が終了して、該スピン衛星の重心位置が初期状態の重心Ｃの位置に復帰した場合は、上記各遮断弁７を開放して、連通管６を介した各液滴型タンク１同士の連通状態を回復させるようにすればよい。 As described above, helium gas 11 is sealed in each droplet type tank 1 at a required pressure, and the communication between the droplet type tanks 1 via the communication pipe 6 is blocked by the shutoff valve 7. However, since the helium gas 11 is sealed in each droplet-type tank 1 at a required pressure, the propellant solution 3 is supplied from each droplet-type tank 1 to an engine (not shown) without any problem. be able to. Thereafter, when the separation of all objects scheduled from the spin satellite is completed and the center of gravity of the spin satellite returns to the position of the center of gravity C in the initial state, the respective shut-off valves 7 are opened to communicate with each other. What is necessary is just to make it recover | restore the communication state of each droplet type tank 1 via the pipe | tube 6. FIG.

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、図１では、連通管６を、偏心がないときのスピン軸（ｚ軸）を中心として上記各液滴型タンク１よりも内周側に配置したリング状のものとして示したが、各液滴型タンク１のガス入口５同士を連通接続でき、且つ各液滴型タンク１との接続個所同士の間に遮断弁７を設けることができれば、形状は自在に設定してよいこと、液滴型タンク系を、スピン軸の周方向に１２０度ピッチで３つの液滴型タンク１を備えてなるものとして説明したが、周方向等間隔位置に設けてあれば、２つ又は４つ以上の液滴型タンク１を備えた液滴型タンク系にも適用できること、制御器１２は、スピン衛星に装備されている他の制御装置に一体に組み込まれるようにしてもよいこと、液滴型タンク１に収納された液体の液面にガス圧を作用させるために各液滴型タンク１へ供給するガスとしてヘリウムガス１１を示したが、供給対象となる液滴型タンク１に収納されている液体と反応する虞のない気体であれば、使用環境を適宜考慮してヘリウムガス１１以外のガスを用いるようにしてもよいこと、スピン衛星に搭載される液滴型タンク系であれば、酸化剤用の液滴型タンク系等、推薬液用の液滴型タンク系以外にも適用できること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment. In FIG. 1, the communication tube 6 is arranged more than the above-described droplet-type tanks 1 around the spin axis (z axis) when there is no eccentricity. Although shown as a ring-shaped one disposed on the inner peripheral side, the gas inlets 5 of each droplet type tank 1 can be connected to each other, and a shutoff valve 7 is provided between the connection points with each droplet type tank 1. The shape of the droplet tank system may be freely set if it can be provided, and the droplet type tank system has been described as including three droplet type tanks 1 at a pitch of 120 degrees in the circumferential direction of the spin axis. The controller 12 can be applied to a droplet type tank system including two or four or more droplet type tanks 1 as long as the controller 12 is provided at equally spaced positions in the direction. It may be made to be integrated into the device, a droplet tank Although helium gas 11 is shown as a gas to be supplied to each droplet type tank 1 in order to apply a gas pressure to the liquid level of the liquid stored in the liquid, the liquid stored in the droplet type tank 1 to be supplied Gas other than the helium gas 11 may be used in consideration of the use environment as appropriate, or an oxidizer for a droplet tank system mounted on a spin satellite. Needless to say, the present invention can be applied to other than the droplet type tank system for the propellant liquid, such as a liquid droplet type tank system, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention.

以下、本発明者の行った本発明の有効性を解析により検証した結果について説明する。 Hereinafter, the results of verification by analysis of the effectiveness of the present invention performed by the present inventors will be described.

ここで、先ず、解析に用いたモデルの座標系について説明する。 First, the coordinate system of the model used for the analysis will be described.

図２は解析に用いた座標系を示すもので、図１に示したと同様に、周方向１２０度ピッチで配列された３つの液滴型タンクを備えた構成としてあるスピン衛星の液滴型タンク系において、ｚ軸を偏心がないときの重心Ｃを通るスピン軸とし、そのまわりのある基準方向をｘ軸として衛星に固定された回転座標系Ｃｘｙｚを定義して、各液滴型タンクｉ（ｉ＝１，２，３）のｘ軸方向から測った方位角をα_ｉとする。又、スピン衛星の推進時に作用する推進加速度による＋ｚ方向の重力を重力ｇとする。 FIG. 2 shows the coordinate system used for the analysis. Similar to the coordinate system shown in FIG. 1, the droplet type tank of a spin satellite having three droplet type tanks arranged at a circumferential direction pitch of 120 degrees. In the system, each of the droplet-type tanks i () is defined by defining a rotating coordinate system Cxyz fixed to the satellite with the z axis as a spin axis passing through the center of gravity C when there is no eccentricity and a certain reference direction around the z axis. Let α _{i be} the azimuth angle measured from the x-axis direction of i = 1, 2, 3). Further, gravity g in the + z direction due to the propulsion acceleration that acts when propelling the spin satellite is defined as gravity g.

更に、図２において、スピン衛星からの物体の分離に起因して変位した衛星−液体全系の重心を重心Ｇとする。これにより、スピン衛星のスピン軸は、最初のｚ軸上の位置から、上記変位後の重心Ｇを通るζ軸上の位置へシフトして、該スピン衛星は、上記ζ軸を中心に液滴型タンク系に偏心が生じた状態でスピンするものとする。 Further, in FIG. 2, the center of gravity of the entire satellite-liquid system displaced due to the separation of the object from the spin satellite is defined as the center of gravity G. As a result, the spin axis of the spin satellite shifts from the initial position on the z-axis to a position on the ζ axis that passes through the center of gravity G after the displacement, and the spin satellite drops around the ζ axis. It shall be spun in a state where eccentricity has occurred in the mold tank system.

物体分離の具体的諸元は後の計算例で与える。本解析では、液体を含まないときの衛星本体、分離物体、液体の重心のｚ座標はいずれも０に近いものとする。このため、物体分離による衛星−液体全系の重心の変位のｚ成分は小さいものとなる。なお、このような設定が重量バランスの面で好ましく一般的に採用されているものであり、このために、上記ｚ軸とζ軸とは平行であると近似できる。図２に示された座標系は全て回転する衛星に固定された座標系であり、上で説明したＣｘｙｚ以外の座標系は、以下のように定義される。先ず、未知の重心位置のｘ，ｙ，ｚ座標をｘ_Ｇ，ｙ_Ｇ，ｚ_Ｇとすると、

となる。 Specific specifications for object separation will be given in a later calculation example. In this analysis, it is assumed that the z coordinate of the center of gravity of the satellite body, the separated object, and the liquid when no liquid is included is close to zero. For this reason, the z component of the displacement of the center of gravity of the entire satellite-liquid system due to the object separation is small. Such a setting is preferably generally adopted in terms of weight balance. For this reason, it can be approximated that the z axis and the ζ axis are parallel. The coordinate system shown in FIG. 2 is a coordinate system fixed to a rotating satellite, and the coordinate system other than Cxyz described above is defined as follows. First, let x _G , y _G , and z _G be the x, y, and z coordinates of the unknown centroid position.

It becomes.

次に、各液滴型タンクｉの中心はｘ軸から計って方位角α_ｉの方向にあるため、Ｃｘｙｚをｚ軸回りにα_ｉ回転させて、上記各液滴型タンクｉを参照するための座標系Ｃｘ_１ｉｙ_１ｉｚ_１ｉを定めると、

となる。 Next, since the center of each droplet type tank i is in the direction of the azimuth angle α _i as measured from the x axis, the Cxyz is rotated α _i around the z axis to refer to each droplet type tank i. A coordinate system Cx _1i y _1i z _1i of

It becomes.

更に、上記各液滴型タンクｉは、円錐と球が接合した形（液滴型）をしているものであるため、該各液滴型タンクｉの対称軸が−ｚ方向となす角をγとして、Ｃｘ_１ｉｙ_１ｉｚ_１ｉをｙ_１ｉ軸回りにπ−γ回転させ、原点を円錐部の頂点まで移動させて、座標系Ｏ_２ｉｘ_２ｉｙ_２ｉｚ_２ｉを定めると、

となる。 Further, since each of the droplet type tanks i has a shape in which a cone and a sphere are joined (droplet type), the angle formed by the symmetry axis of each of the droplet type tanks i with respect to the −z direction is set. As γ, Cx _1i y _1i z _1i is rotated by π-γ around the y _1i axis, the origin is moved to the apex of the cone, and the coordinate system O _2i x _2i y _2i z _2i is defined.

It becomes.

最後に、図２には示していないが、液体質量や重心位置などの計算に必要な、複雑な形状をした液体領域全体に亘る体積積分を便利に行うために、ｚ_２ｉ軸とタンク壁面の交点を原点とすると共に、球形部の半径をａとして以下のように球座標をとる。

Finally, although not shown in FIG. 2, in order to conveniently perform volume integration over the complex shaped liquid region necessary for calculation of the liquid mass, center of gravity, etc., the z _2i axis and the tank wall surface With the intersection as the origin, the radius of the spherical portion is a and the spherical coordinates are taken as follows.

衛星−液体全系の重心を通る座標系と上記球座標との関係は、各液滴型タンクｉに関して以下の形に表せる。

The relationship between the coordinate system passing through the center of gravity of the entire satellite-liquid system and the spherical coordinates can be expressed in the following form for each droplet type tank i.

したがって、この球座標を用いることにより、各液滴型タンク内液体の質量、重心位置、慣性テンソルが以下のように計算できる。

ここで、Ｒ積分の上限、下限となるタンク壁面、液面のＲ座標、シータ積分の上限角は幾何学的に求めるものとする。なお、この手続きの詳細は、非特許文献１に示されている。 Therefore, by using this spherical coordinate, the mass, center of gravity position, and inertia tensor of each liquid in the droplet type tank can be calculated as follows.

Here, the upper limit and lower limit of the R integral, the tank wall surface, the R coordinate of the liquid level, and the upper limit angle of the theta integral are obtained geometrically. Details of this procedure are shown in Non-Patent Document 1.

次に、上記のように設定された座標系を用いて、本発明の有効性の検証を行うために用いた解析手順について説明する。 Next, an analysis procedure used for verifying the effectiveness of the present invention using the coordinate system set as described above will be described.

先ず、解くべき問題を以下のように設定する。すなわち、物体分離前、全質量Ｍ_ｆの液体推進薬が、各タンク共通に供給されたガス圧ｐ_ｇ０の下で各液滴型タンクｉにＭ_ｆ／３ずつ均等配分されているとする。この条件下で、物体分離直後にガス遮断弁を閉めた後の、各液滴型タンクｉ内の液体量（定常収束値）を予測することを考える。注意すべき点は、衛星−液体全系の重心Ｇの位置が、最初に規定されて与えられるものではなく、未知であることである。すなわち、上記重心Ｇを適当に仮定して液***置を決定し、その液***置に基づいて衛星−液体全系の重心を求めても、求めた重心は最初に仮定した重心Ｇに一致しない。このため、求めた重心と仮定した重心とが一致するまで反復計算が必要となる。また、液体の体積を調整するための積分定数の決定と、各液滴型タンクｉの液取出口同士を接続している液取出管内の液圧連続性を満たすための各液滴型タンクｉ内液体量の決定にも反復計算を要するので、多重の反復計算ループが必要となる。 First, the problem to be solved is set as follows. That is, it is assumed that the liquid propellant having the total mass M _f is equally distributed to each droplet type tank i by M _f / 3 under the gas pressure _{pg 0} supplied to each tank before the object separation. Under this condition, it is considered to predict the liquid amount (steady convergence value) in each droplet type tank i after closing the gas cutoff valve immediately after the object separation. It should be noted that the position of the center of gravity G of the entire satellite-liquid system is unknown rather than initially given. That is, even if the liquid position is determined by appropriately assuming the centroid G and the centroid of the entire satellite-liquid system is obtained based on the liquid position, the obtained centroid does not coincide with the initially assumed centroid G. For this reason, iterative calculation is required until the calculated center of gravity matches the assumed center of gravity. Further, determination of an integral constant for adjusting the volume of the liquid, and each droplet type tank i for satisfying the fluid pressure continuity in the liquid extraction pipe connecting the liquid outlets of each droplet type tank i. Since iterative calculation is also required to determine the amount of the liquid inside, multiple iterative calculation loops are required.

図３は具体的手順のフローを示すもので、以下に示すようにしてある。 FIG. 3 shows the flow of a specific procedure, which is as follows.

すなわち、先ず、ステップ１（Ｓ１）として、衛星−液体全系の重心Ｇの位置を仮定し（この仮定位置をＧ_ｏｌｄとする）、液体の平衡方程式を導く。この方程式は、ナビエ・ストークス方程式で動的な項を省略し、外力として重力、遠心力を考えてこれらと圧力勾配の間の平衡条件を課すことにより、各液滴型タンクｉ（ｉ＝１，２，３）内の液体について以下のように表せる。

更に、これらの方程式を積分して次式を得る。

ここで、Ｃ_ｉは積分定数である。 That is, first, as step 1 (S1), the position of the center of gravity G of the entire satellite-liquid system is assumed (this assumed position is referred to as _Gold ), and a liquid equilibrium equation is derived. This equation omits the dynamic terms in the Navier-Stokes equation, and considers gravity and centrifugal force as external forces and imposes an equilibrium condition between these and the pressure gradient, whereby each droplet type tank i (i = 1). , 2, 3) can be expressed as follows.

Further, these equations are integrated to obtain the following equation.

Here, C _i is an integral constant.

次に、ステップ２（Ｓ２）として、各液滴型タンクｉ内の液体量Ｍ_ｆ１（ｉ＝１，２，３）を仮定する。この仮定値に対応する各液滴型タンクｉ内に封入されるヘリウムガス１１（図１参照）の体積は、液滴型タンクｉの体積ｖ_ｔを用いると

となるので、各液滴型タンクｉ内のガス圧は

となる。ここで、ｎはポリトロープ指数（この値が１のとき等温変化、１．４のとき断熱変化）、ｖ_ｇ０は物体分離前の各液滴型タンクｉに共通のガスの体積である。 Next, as step 2 (S2), the liquid amount M _f1 (i = 1, 2, 3) in each droplet type tank i is assumed. As the volume of the helium gas 11 (see FIG. 1) enclosed in each droplet type tank i corresponding to this assumed value, the volume v _t of the droplet type tank i is used.

Therefore, the gas pressure in each droplet type tank i is

It becomes. Here, n is a polytropic index (isothermal change when this value is 1, and adiabatic change when 1.4), and v _g0 is the volume of gas common to each droplet type tank i before object separation.

次いで、ステップ３（Ｓ３）として、上記式（１３）の各液滴型タンクｉ内での液圧が、液面で、上記式（１５）によって与えられるガス圧に等しくなるという条件より、液面形状を決定する方程式を

と導き、積分定数Ｃ_ｉを、液体の体積が仮定値（Ｍ_ｆｉ／液体密度）に等しくなるように反復計算で決める。 Next, as step 3 (S3), the liquid pressure in each droplet type tank i of the above equation (13) is equal to the gas pressure given by the above equation (15) on the liquid surface. Equation that determines the surface shape

The integration constant C _i is determined by iterative calculation so that the volume of the liquid is equal to the assumed value (M _fi / liquid density).

更に、ステップ４（Ｓ４）にて、上記積分定数Ｃ_ｉが各液滴型タンクｉに関して等しいという条件を満たすかチェックする（この条件は、任意の２つの液滴型タンクｉの液体側（液取出口２（図１参照）側）を接続している液取出管４（図１参照）内で圧力が連続であることを表す）。等しくない場合には、各液滴型タンクｉの液体量仮定値Ｍ_ｆｉを修正してステップ２（Ｓ２）の最初に戻り、上記任意の積分定数Ｃ_ｉが各液滴型タンクｉに関して等しくなるまで繰り返す。 Further, in step 4 (S4), it is checked whether or not the condition that the integration constant C _i is the same for each droplet type tank i is satisfied (this condition is determined based on the liquid side of any two droplet type tanks i (liquid (Indicating that the pressure is continuous in the liquid extraction pipe 4 (see FIG. 1) connecting the outlet 2 (see FIG. 1)). If they are not equal, the assumed liquid amount M _fi of each droplet type tank i is corrected and the process returns to the beginning of step 2 (S2), and the above-mentioned arbitrary integration constant C _i becomes equal for each droplet type tank i. Repeat until.

その後、ステップ５（Ｓ５）として、上記ステップ２（Ｓ２）〜ステップ４（Ｓ４）で定まったｐ_ｇｉ、Ｃ_ｉによって決まる液面位置の式（１６）を用いて、衛星−液体全系の重心位置Ｇ_ｎｏｗを計算する。 After that, as step 5 (S5), using the equation (16) of the liquid level determined by p _gi and C _i determined in step 2 (S2) to step 4 (S4), the center of gravity of the satellite-liquid whole system is obtained. The position G _now is calculated.

しかる後、ステップ６（Ｓ６）にて、上記ステップ５（Ｓ５）により算出されるＧ_ｎｏｗが、上記ステップ１（Ｓ１）で最初に仮定したＧ_ｏｌｄに一致するかチェックする。一致しなければ、Ｇ_ｏｌｄを修正してステップ１（Ｓ１）からの過程をＧ_ｎｏｗがＧ_ｏｌｄに一致するまで繰り返す。 Thereafter, in step 6 (S6), it is checked whether or not G _now calculated in step 5 (S5) matches the _gold initially assumed in step 1 (S1). If not, G _old is corrected and the process from step 1 (S1) is repeated until G _now matches G _old .

（１）
以上の解析手順を用いて、以下の条件の下で計算を行った。 (1)
The calculation was performed under the following conditions using the above analysis procedure.

推進薬の密度ρ＝１００９ｋｇ／ｍ^３、スピン速度Ω＝１２０ｒｐｍ、重力ｇ＝０．５ｍ／ｓ^２、タンクの球形部の半径ａ＝０．２４ｍ、タンク円錐部の頂点の位置のｚ_１ｉ軸からの距離Ｌ＝０．５５ｍ、ｘ_１ｉｙ_１ｉ平面からの高さ位置Ｈ＝０．２７８ｍ、各液滴型タンクｉの円錐部の半頂角θ_ｃ＝４０ｄｅｇ、各液滴型タンクｉの中心線とｚ軸のなす角γ＝４２ｄｅｇとする。 Propellant density ρ = 1009 kg / m ³ , spin speed Ω = 120 rpm, gravity g = 0.5 m / s ² , radius of the spherical part of the tank a = 0.24 m, z _1i axis at the apex of the tank cone Distance L = 0.55 m, height position H = 0.278 m from the plane x _1i y _1i , half apex angle θ _c = 40 deg of the conical part of each droplet type tank i, An angle γ = 42 deg between the center line and the z axis is set.

更に、各液滴型タンクｉの球形部中心のｘ軸からの方位角α_ｉを、図４にモデル図を示す如く、α_１＝２１０ｄｅｇ、α_２＝９０ｄｅｇ、α_３＝−３０ｄｅｇと設定する。 Furthermore, the azimuth angle α _i from the x-axis of the center of the spherical portion of each droplet type tank i is set as α ₁ = 210 deg, α ₂ = 90 deg, α ₃ = −30 deg as shown in the model diagram of FIG. .

又、衛星本体の液体を保有しないときの質量、慣性モーメント、慣性乗積は、それぞれ、Ｍ_ｒ０＝２００ｋｇ、Ｉ_ｒ０ｘｘ＝Ｉ_ｒ０ｙｙ＝６０ｋｇｍ^２、Ｉ_ｒ０ｚｚ＝８０ｋｇｍ^２、Ｉ_ｒ０ｘｙ＝Ｉ_ｒ０ｙｚ＝Ｉ_ｒ０ｙｚ＝０、と設定する。 The mass, moment of inertia, and product of inertia when the liquid of the satellite body is not held are M _r0 = 200 kg, I _r0xx = I _r0yy = 60 kgm ² , I _r0zz = 80 kgm ² , I _r0xy = I _r0yz = I, respectively. _{Set r0yz} = 0.

更に又、２個の分離物体の重心位置を、図４に示す如く、衛星本体外周部の方位角３０ｄｅｇと２１０ｄｅｇの位置で、重心は共に円（ｘ^２＋ｙ^２）^１／２＝０．９ｍ、ｚ＝０上としてある。更に、上記各分離物体ｊ（ｊ＝１，２）の質量、主軸回りの慣性モーメントと慣性乗積は、それぞれ、Ｍ_ｒｊ＝４０ｋｇ、Ｉ_{ｒｊｘ´ｘ´}＝Ｉ_{ｒｊｙ´ｙ´}＝４ｋｇｍ^２、Ｉ_{ｒｊｚ´ｚ´}＝０．４ｋｇｍ^２、Ｉ_{ｒｊｘ´ｙ´}＝Ｉ_{ｒｊｙ´ｚ´}＝Ｉ_{ｒｊｚ´ｘ´}＝０
ただし、各分離物体ｊの主軸ｘ´，ｙ´，ｚ´はそれぞれｘ，ｙ，ｚ軸に平行、とする。 Furthermore, as shown in FIG. 4, the gravity center positions of the two separated objects are the positions of azimuth angles 30 deg and 210 deg of the outer periphery of the satellite body, and the centroids are both circular (x ² + y ² ) ^1/2 = 0.9 m. , Z = 0. Furthermore, the mass, the moment of inertia about the main axis and the product of inertia of each separated object j (j = 1, 2) are M _rj = 40 kg, I _{rjx′x ′} = I _{rjy′y ′} = 4 kgm ² , respectively. I _{rjz′z ′} = 0.4 kgm ² , I _{rjx′y ′} = I _{rjy′z ′} = I _{rjz′x ′} = 0
However, the main axes x ′, y ′, and z ′ of each separated object j are parallel to the x, y, and z axes, respectively.

上記の条件の下で、第１の分離物体（ｊ＝１）のみを分離するに当り、本発明のスピン衛星における物体分離時の液体移動防止方法及び装置を適用して、物体分離直前に各液滴型タンクｉの液面側にガスを供給した後、この供給されたガス圧が液滴型タンクｉ間にて連通管６を通って他の液滴型タンクにｉ移動しないように上記連通管６上の遮断弁７を閉じた場合について、各液滴型タンクｉごとに収納されることとなる液体量Ｍ_ｆｉ、衛星−液体全系の慣性主軸のｚ軸方向からの傾き角θ_ｔｉｌｔ、各液滴型タンクｉ内液体の重心のｚ座標ｚ_ｆＧｉを算出し検証した。結果を、図５（イ）（ロ）（ハ）にそれぞれ示す。 Under the above conditions, when separating only the first separated object (j = 1), the liquid movement prevention method and apparatus at the time of object separation in the spin satellite of the present invention is applied, After the gas is supplied to the liquid surface side of the droplet type tank i, the supplied gas pressure does not move i between the droplet type tanks i through the communication pipe 6 to another droplet type tank i. When the shutoff valve 7 on the communication pipe 6 is closed, the liquid amount M _fi to be stored for each droplet type tank i, the inclination angle θ from the z-axis direction of the principal axis of inertia of the entire satellite-liquid system _tilt , z coordinate z _fGi of the center of gravity of the liquid in each droplet type tank i was calculated and verified. The results are shown in FIGS. 5 (a), (b) and (c), respectively.

なお、図５（イ）及び図５（ハ）において、実線は液滴型タンクｉ＝１についての結果を示し、破線は液滴型タンクｉ＝２及びｉ＝３の場合をそれぞれ示している。（後述する比較例の結果図６（イ）及び図６（ハ）でも同様である。）
図５（イ）に示した各液滴型タンクｉごとに収納される液体量Ｍ_ｆｉの計算結果から、本発明を適用することにより、上記第１の物体の分離に伴って重心位置が重心Ｃより重心Ｇへ変位してスピン衛星のスピン軸がｚ軸位置からζ軸位置へシフトし、これにより液滴型タンク系が偏心した状態においても、各液滴型タンクｉの液体量をほぼ均等な状態で保持できることが判明した。 In FIGS. 5 (a) and 5 (c), the solid line shows the results for the droplet type tank i = 1, and the broken lines show the cases for the droplet type tank i = 2 and i = 3, respectively. . (The same applies to FIGS. 6A and 6C as a result of a comparative example described later.)
From the calculation result of the liquid amount M _fi stored in each droplet type tank i shown in FIG. 5 (a), by applying the present invention, the center of gravity position becomes the center of gravity with the separation of the first object. C is displaced from the center of gravity C to the center of gravity G, and the spin axis of the spin satellite shifts from the z-axis position to the ζ-axis position. It was found that it can be maintained in an even state.

又、図５（ロ）に示した衛星−液体全系の慣性主軸のｚ軸方向からの傾き角θ_ｔｉｌｔの計算結果から、慣性主軸のｚ軸方向からの傾き角を後述する比較例に比して低減できることが判明した。 Further, from the calculation result of the inclination angle θ _tilt of the inertial principal axis of the entire satellite-liquid system shown in FIG. 5B from the z-axis direction, the inclination angle of the inertial principal axis from the z-axis direction is compared with the comparative example described later. It was found that this can be reduced.

更に、図５（ハ）に示した各液滴型タンクｉ内液体の重心のｚ座標ｚ_ｆＧｉの計算結果から、各液滴型タンクｉ内の液体の重心のｚ座標の差異を小さく抑えることができることが判明した。これは、上記図５（イ）の結果から明らかなように、各液滴型タンクｉ内の液体量がほぼ均等化されているためであり、したがって、該各液滴型タンクｉごとの内部の液体の重心のｚ座標ｚ_ｆＧｉの差異が小さくなることに起因して、上記図５（ロ）に示したように、衛星−液体全系の慣性主軸のｚ軸方向からの傾き角θ_ｔｉｌｔが小さく抑えられるようになることが判明した。 Furthermore, the difference in the z-coordinate of the center of gravity of the liquid in each droplet-type tank i is suppressed from the calculation result of the z-coordinate z _fGi of the center of gravity of the liquid in each droplet-type tank i shown in FIG. Turned out to be possible. This is because, as is apparent from the result of FIG. 5 (a), the amount of liquid in each droplet type tank i is almost equalized. Therefore, the inside of each droplet type tank i is the same. The tilt angle θ _tilt from the z-axis direction of the principal axis of inertia of the entire satellite-liquid system as shown in FIG. 5 (b) due to the difference in the z coordinate z _fGi of the center of gravity of the liquid becomes small. Was found to be small.

（２）
比較として、上記と同様な条件下において、物体分離直前に各液滴型タンクｉの液面側に供給して作用させるガス圧を、ｐ_ｇ０＝０（Ｎ／ｍ^２）とした場合について、図５（イ）（ロ）（ハ）と同様に、各液滴型タンクｉごとに収納されることとなる液体量Ｍ_ｆｉ、衛星−液体全系の慣性主軸のｚ軸方向からの傾き角θ_ｔｉｌｔ、各液滴型タンクｉ内液体の重心のｚ座標ｚ_ｆＧｉを算出し検証した。結果を、図６（イ）（ロ）（ハ）にそれぞれ示す。 (2)
As a comparison, under the same conditions as described above, when the gas pressure supplied to the liquid surface side of each droplet type tank i immediately before the object separation is made to be p _g0 = 0 (N / m ² ), Similarly to FIGS. 5 (a), (b), and (c), the liquid amount M _fi to be stored for each droplet type tank i, the inclination angle from the z-axis direction of the inertial main axis of the entire satellite-liquid system θ _tilt and the z coordinate z _fGi of the center of gravity of the liquid in each droplet type tank i were calculated and verified. The results are shown in FIGS. 6 (a), (b) and (c), respectively.

図６（イ）の各液滴型タンクｉごとに収納されることとなる液体量Ｍ_ｆｉの結果から、物体分離直前にガス圧を作用させない場合には、各液滴型タンクｉ内の液体量に大きなアンバランスが生じ、推薬液３の量が４０ｋｇ程度のときに、多くの推薬液３が残っているにもかかわらず、液滴型タンクｉ＝１が空になってしまうことが分かる。このように空の液滴型タンクｉが生じる液体量を、臨界液体量と呼ぶことにする。 From the result of the liquid amount M _fi to be stored for each droplet type tank i in FIG. 6 (a), when the gas pressure is not applied immediately before the object separation, the liquid in each droplet type tank i. When the amount of the propellant solution 3 is about 40 kg, the droplet type tank i = 1 is emptied even though a large amount of the propellant solution 3 remains. . The amount of liquid generated in such an empty droplet type tank i will be referred to as a critical liquid amount.

図６（ロ）に示す衛星−液体全系の慣性主軸のｚ軸方向からの傾き角θ_ｔｉｌｔから明らかなように、慣性主軸のｚ軸方向からの傾き角は、臨界液体量付近で最大になることが判明した。 As is apparent from the tilt angle θ _tilt of the inertial main axis of the entire satellite-liquid system shown in FIG. 6 (b) from the z-axis direction, the tilt angle of the inertial main axis from the z-axis direction is maximized near the critical liquid amount. Turned out to be.

この理由としては、液滴型タンクｉが球に円錐を接合したような形状としてあることから、図６（ハ）に示す如く、各液滴型タンクｉ内液体の重心のｚ座標ｚ_ｆＧｉ（ｉ＝１，２，３）が、液滴型タンクｉ内の液体量が少なくなると、急に増加するため、各液滴型タンクｉ間で内部の液体の重心のｚ座標ｚ_ｆＧｉ（ｉ＝１，２，３）の差異が大きくなる。このため、上記図６（ロ）に示したように、慣性主軸のｚ軸方向からの傾き角が、臨界液体量付近で最大になるからである。 The reason for this is that the droplet type tank i has a shape in which a cone is joined to a sphere. Therefore, as shown in FIG. 6C, the z coordinate z _fGi ( i = 1, 2, 3) suddenly increases as the amount of liquid in the droplet type tank i decreases. _Therefore, the z coordinate z _fGi (i = The difference of 1, 2, 3) becomes large. For this reason, as shown in FIG. 6B, the inclination angle of the inertial main axis from the z-axis direction becomes maximum near the critical liquid amount.

したがって、上記図５（イ）（ロ）（ハ）の結果でそれぞれ述べた、各液滴型タンクｉの液体量Ｍ_ｆｉをほぼ均等な状態で保持できる効果、衛星−液体全系の慣性主軸のｚ軸方向からの傾き角θ_ｔｉｌｔを低減できる効果、及び、各液滴型タンクｉ内液体の重心のｚ座標ｚ_ｆＧｉの差異を小さく抑えることができる効果は、いずれも本発明のスピン衛星における物体分離時の液体移動防止方法及び装置による効果であることが分かる。 Therefore, the effect that the liquid amount M _fi of each droplet type tank i described in the results of FIGS. 5 (a), 5 (b), and 5 (c) can be held in a substantially uniform state, and the inertial main axis of the satellite-liquid whole system. The effect of reducing the tilt angle θ _tilt from the z-axis direction and the effect of suppressing the difference in the z-coordinate z _fGi of the center of gravity of the liquid in each droplet type tank i are both low. It can be seen that this is the effect of the liquid movement preventing method and apparatus at the time of object separation.

本発明のスピン衛星における物体分離時の液体移動防止方法及び装置の実施の一形態を示す概要図である。It is a schematic diagram showing an embodiment of a liquid movement prevention method and apparatus during object separation in a spin satellite of the present invention. 本発明の効果を検証するために用いた液滴型タンク系の座標系を示すもので、（イ）は液滴型タンク系を平面的に示した図、（ロ）は（イ）におけるＡ−Ａ矢視方向より示した図である。2 shows a coordinate system of a droplet type tank system used for verifying the effect of the present invention, in which (a) is a diagram showing the droplet type tank system in a plan view, (b) is A in (a). It is the figure shown from the -A arrow direction. 本発明の有効性の検証を行うために用いた解析手順のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of the analysis procedure used in order to verify the effectiveness of this invention. 本発明の有効性の検証を行うための解析に用いた液滴型タンク系及び分離物体の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the droplet type tank system used for the analysis for verifying the effectiveness of this invention, and a separated object. 本発明の有効性の検証を行うための解析の計算結果を示すもので、（イ）は各液滴型タンクごとに収納されることとなる液体量、（ロ）は衛星−液体全系の慣性主軸のｚ軸方向からの傾き角、（ハ）は各液滴型タンク内液体の重心のｚ座標を、液滴型タンク系の全液体量との相関としてそれぞれ示すグラフである。The calculation result of the analysis for verifying the effectiveness of the present invention is shown. (A) is the amount of liquid to be stored in each droplet type tank, (B) is the satellite-liquid whole system. The angle of inclination of the inertial main axis from the z-axis direction, (c), is a graph showing the z-coordinate of the center of gravity of the liquid in each droplet type tank as a correlation with the total amount of liquid in the droplet type tank system. 比較例として、物体分離直前に各液滴型タンクヘガス圧を作用させない状態で物体分離した場合における解析の計算結果を示すもので、（イ）は各液滴型タンクごとに収納されることとなる液体量、（ロ）は衛星−液体全系の慣性主軸のｚ軸方向からの傾き角、（ハ）は各液滴型タンク内液体の重心のｚ座標を、液滴型タンク系の全液体量との相関としてそれぞれ示すグラフである。As a comparative example, the calculation result of the analysis in the case where the object is separated without applying the gas pressure to each droplet type tank immediately before the object separation is shown. (A) is stored for each droplet type tank. (B) is the tilt angle of the inertial main axis of the satellite-liquid whole system from the z-axis direction, (c) is the z-coordinate of the center of gravity of the liquid in each drop-type tank, and the total liquid in the drop-type tank system It is a graph each shown as a correlation with quantity. 一般に用いられている液滴型タンク系を示すもので、（イ）は概略平面図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ方向矢視図である。FIG. 1 shows a generally used droplet type tank system, in which (A) is a schematic plan view, and (B) is a view taken in the direction of arrows BB in (A). スピン衛星より物体を分離することにより重心位置が当初の重心位置よりずれるときにも、各液滴型タンクの推薬液配分量を均等に保持できるようにするために従来提案されている手法を示すもので、（イ）は重心位置の変位に伴って各液滴型タンクの推薬液量に差が生じた状態を、（ロ）は空になる虞のある液滴型タンクを移動させた状態をそれぞれ示す概要図である。A method that has been proposed in order to maintain a uniform distribution of the propellant liquid in each drop-type tank even when the center of gravity is displaced from the original center of gravity by separating the object from the spin satellite is shown. (B) shows a state in which the amount of propellant liquid in each drop type tank varies with the displacement of the center of gravity, and (b) shows a state in which the drop type tank that may be empty is moved. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１液滴型タンク（タンク）
２液取出口
４液取出管
５ガス入口
６連通管
７遮断弁
８ガス供給部
１１ヘリウムガス（ガス）
１２制御器 1 Droplet type tank (tank)
2 Liquid outlet 4 Liquid outlet pipe 5 Gas inlet 6 Communication pipe 7 Shut-off valve 8 Gas supply section 11 Helium gas (gas)
12 Controller

Claims

タンク系を備えてなるスピン衛星より所要の物体の分離を行う直前に、複数のタンク内にガス入口よりガスを供給して液面側に所要のガス圧を作用させ、上記物体の分離に際して、上記液面側に所要のガス圧を作用させた状態のまま上記各タンク内にガスを封入し且つ該各タンクのガス入口同士の連通を遮断して、各タンク間の液体の移動を抑えるようにすることを特徴とするスピン衛星における物体分離時の液体移動防止方法。 Immediately before the required object is separated from the spin satellite provided with the tank system, the gas is supplied from the gas inlets to the plurality of tanks and the required gas pressure is applied to the liquid surface side. The gas is sealed in each tank while the required gas pressure is applied to the liquid surface side, and the communication between the gas inlets of each tank is cut off to suppress the movement of the liquid between the tanks. A method for preventing liquid movement during object separation in a spin satellite.

液取出管に連通されている複数のタンク間に、各タンクのガス入口同士を連通するガスの連通管を設けて、スピン衛星より物体の分離を行う直前に、上記連通管を経て各タンク内へ所要のガス圧を作用させてから、上記物体の分離に際して、上記連通管を遮断弁で遮断させて各タンク内にガスを封入させるようにした請求項１記載のスピン衛星における物体分離時の液体移動防止方法。 A gas communication pipe that connects the gas inlets of each tank is provided between the tanks that are connected to the liquid extraction pipe, and immediately before the object is separated from the spin satellite, The spin satellite according to claim 1, wherein a gas is sealed in each tank by separating the communication pipe with a shut-off valve when separating the object after a required gas pressure is applied to the object. Liquid movement prevention method.

スピン衛星におけるタンク系を構成する液取出管に連通させてある複数のタンク間に、各タンクのガス入口同士を連通するガスの連通管を設けて、所要圧力のガスを各タンク内へ供給することができるようにすると共に、上記連通管に、各タンクのガス入口同士の連通を遮断するための遮断弁を設けてなる構成を有することを特徴とするスピン衛星における物体分離時の液体移動防止装置。 A gas communication pipe that connects the gas inlets of each tank to each other is provided between a plurality of tanks that are connected to a liquid extraction pipe constituting a tank system in the spin satellite, and a gas having a required pressure is supplied into each tank. In addition, the above-mentioned communication pipe is provided with a shut-off valve for shutting off the communication between the gas inlets of each tank. apparatus.

スピン衛星より所要の物体の分離を行う直前に、連通管を通して各タンクの液面側へ所要のガスを供給するように指令を与え、且つスピン衛星より物体の分離に際して、遮断弁へ閉止指令を与える機能を有する制御器を備えた請求項３記載のスピン衛星における物体分離時の液体移動防止装置。 Immediately before the separation of the desired object from the spin satellites, provides an instruction to supply the required gas to the liquid surface of the tank through the communicating pipe, during and objects separated from the spin satellites, the closure command to the shielding sectional valve The liquid movement prevention apparatus at the time of the object separation in the spin satellite according to claim 3, further comprising a controller having a function of imparting water.