JPH02228588A - 重力方向保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、重力方向を保持せしめる装置に関するもので
ある。

（従来技術とその問題点） 動揺を伴う移動体の上で使用される移動衛星通信業務の
地球局アンテナあるいは計測器などは、移動体の前後方
向の動揺（ピッチング）と左右方向の動揺（ローリング
）によってもその姿勢に変化を生じないように動揺を補
償する機能を備えねばならない。そのために、従来はジ
ャイロスコープやレートセンサーなどを利用する能動方
式のものが用いられていた。しかし、これらは機能が複
雑であったり高価となる欠点があった。また、ジャイロ
スコープ以外の受動方式による装置は、未だ実用化され
たものはなくその実現が望まれていた。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記の欠点を伴なわない実用的な受動
方式による重力方向保持装置を実現することにある。

（発明の構成と作用） この目的達成のために、本発明による重力方向保持装置
は、複合振子が構成形状および重錘の吊架条件に従って
動揺体と振動体の傾斜角度が異なることに着目し、複合
振子の運動を限定せしめることにより動揺体上の一点と
振動剛体上の一点を結ぶ方向が動揺体の傾斜に対しては
勿論のこと、横加速度にも無関係に常に重力方向を保持
するようにした装置である。即ち、本発明は在来のもの
とは異なり、何らの動力を使用しない純粋な受動機構の
みによってその目的を達成したものである。

（実施例） 以下、本発明を図面により詳細に説明する。

本発明の装置は、それを設置する移動体に前後方向の動
揺（ピッチング）と左右方向の動揺（ローリング）があ
る場合に適用されるものであるが、説明を容易にするた
めにまず２次元の動揺（ピッチング又はローリング）が
紙面内にある場合について述べる。

図１は本発明の装置の基本構成例を示す。Ａは動揺体、
Ｐ、およびＲ２は動揺体Ａ上の一点０を通る水平面内に
おいて点０に対して互いに対称に動揺体Ａに固定された
上部回転接合器であり、かつその中心点を示す。Ｑ、、
Ｑ、は上部回転接合器Ｐ＋、Ｐｇよりそれぞれ剛体Ｂに
よって吊架された下部回転接合器ならびにその中心点で
あり、底部剛体Ｃによって互いに結合されている。図１
の例は底部剛体Ｃが末搾みに吊架された例である。底部
剛体Ｃ即ち線分Ｑ、Ｑ、の垂直２等分線即ち、第１の垂
直２等分線に沿って第１の剛体りが結合され、剛体りの
線上には重錘Ｗが取付けられている。即ち、図１の例は
重錘Ｗが直線ＰＩＱ、および直線ＰＺＱ！の延長線の交
点Ｎよりも上部の位置に置かれた場合である０以上の如
く、回転接合器Ｐ、Ｐｔ、Ｑ８．Ｑｔ、剛体Ｂ、Ｃ，Ｄ
および重錘Ｗは末搾み型複合振子を構成する。

第１図の剛体りの上に点Ｒ，があり、それを中心として
円形の摺動子Ｒ１が設けられ、一方、動揺体には線分Ｐ
、Ｐ、の垂直２等分線即ち第２の垂直２等分線（鉛直線
百π）に平行に摺動体Ｒ８が設けられている。Ｒ１とＲ
３とは互いに密接しなから摺動できるようになっている
。Ｑｏは底部剛体Ｃの第１の垂直２等分線上に取付けら
れた底部回転接合器であり、かつその中心点を示す。ま
た、Ｐｏは鉛直線、即ち線分ＰＩＦ！の第２の垂直２等
分線上に位置するように動揺体Ａに固定した中央回転接
合器であり、かつその中心点を示す。このＰｏを支点と
して剛体Ｅが吊架され、剛体Ｅの下部には接触体Ｆが結
合され、この接触体Ｆは底部回転接合器Ｑ０と水平面内
において互いに密に接触し、Ｐ　、Ｑ、の長さが多少変
化しても対応するが如き構造になっている。

図１は動揺体が水平におかれた場合を示す。重錘Ｗは重
力の作用により点Ｐ０を通る鉛直線ＯＮ上の安定点に位
置する。即ち、線分ＰｏＱｏの方向は重力の方向を示す
。この状態において重錘Ｗに横加速度による右からの力
が加わった場合の複合振子の作用をまず考察する。

複合振子の性質として、動揺体に傾斜のない場合の線分
Ｐ＋Ｑ＋、ＰｚＱｚの各延長線と第１の剛体りとの交点
Ｎは振動の節となる。即ち、第１の剛体りにおいて点Ｎ
よりも上部にある点と下部にある点とは点Ｎを中心とし
て互いに左右反対の方向に偏位する。このように点Ｎは
あたかも固定点の如き作用を有しているのである。とこ
ろで、図１の如く、例えば点Ｎの下部の点Ｎに近接した
点Ｒ３を中心として摺動子ＲＩを第１の剛体りに取付け
て動揺体Ａには鉛直線ＯＮに平行な摺動体Ｒ２を取付け
れば、横加速度による横方向の力が加わっても摺動子Ｒ
，はその横方向の力による横方向の運動を限定され元の
位置から移動することはできない。換言すれば、この複
合振子は、第１の剛体り上の１点と動揺体Ａとの間に摺
動機構を設けることにより横加速度の影響を防止するよ
うにされているのである。

図２は動揺体Ａが角度θだけ傾斜し、これに対応して底
部剛体Ｃと第１の剛体りは角度δだけ傾斜するが、Ｐｏ
Ｑｏの方向は依然としてほぼ鉛直線上に保持される状態
を示している。この場合においても横加速度の影響は生
じないのである。即ち、重錘Ｗが例えば右方向からの横
加速度による力を受ければ、点Ｒ８は上に述べたと同様
にして右方向に向かう力を受ける。しかし、摺動子Ｒ２
と摺動体Ｒ２は密接しているために摺動子Ｒ＋の横方向
の運動は摺動体Ｒ１によって制限され、この場合も横加
速度の影響は防止されることとなる。即ち、本発明の装
置は動揺体が傾斜した場合にも摺動子Ｒ１と摺動体Ｒ２
とは互いに接触状態を保つように構成されている。

そこで今、第１の剛体り上の点Ｒ５の位置を若干調節し
たとすれば、回線結合器Ｑ、の位置も移動し、結局、Ｐ
　ｏ　Ｑ　ｏの方向が調節されるようになる。即ち、Ｒ
ｏＲｔなる摺動機構は横加速度の影響防止と共にＰｏＱ
ｏの方向を安定に鉛直方向すなわち重力の方向に向ける
ための調節作用をも有しているのである。

なお、上記の例は点Ｑ０が底部剛体Ｃの中点の近傍にあ
る場合を示すが、図２において点線で示す如く、傾斜角
θと底部剛体Ｃの傾斜角δが異なることを利用して底部
剛体Ｃの第１の垂直２等分線上の他の位置に点Ｑ０°を
選び、それに対応する線分Ｐ、Ｐ、の第２の垂直２等分
線上の中央回転結合器Ｐ、゛の位置を決定することが出
来る。このようにして本装置はＰｏＱｏあるいはＰｏ’
Ｑｏ°の方向をほぼ鉛直線の方向に保持するものである
。−船釣には動揺体が静止しているときに上部回転接合
器Ｐ、、Ｐ、を結ぶ線分Ｐ、Ｐ、の垂直２等分線の方向
を鉛直線の方向に設定することにより、Ｐ、Ｑ、の方向
をほぼその鉛直線の方向に保持せしめうるちのである。

以上、末搾み型複合振子を用いた場合について説明した
が、本発明は末広がり型複合振子を用いても構成するこ
とができる。即ち、末広がり複合振子は動揺体の傾斜角
が大きい場合の使用に適している。

以上の説明は２次元の動揺についてなされたが、前後方
向の動揺と左右方向の動揺に対応するためには２個の２
次元用装置を互いに直交関係になるように配置して行う
ことができる。しかし、また３次元用装置を用いて一挙
に行うこともできる。

図３は３次元用装置を構成する場合の要領を示す図であ
り、（ａ）はその側面図、［有］）は平面図である。

図３の各記号は他の図面のそれと同じである。下部回転
接合器Ｑ１〜Ｑ４の配置を僅かにずらしであるのは、底
部剛体の運動を容易にするためになされたものである。

第２の剛体Ｅと接触体Ｆとはシリンダー状になるように
構成されＰ　ｏ　Ｑ　ｏの長さの変化に対応できるよう
になっているが、その作用は前記と同様である。この３
次元用装置の動作は、前記の説明によって容易に理解し
うるので詳細な説明は省略する。

（応用例） 図１および図２では中央回転接合器Ｐ０に指針Ｇが直結
されている。また、動揺体には点Ｐ０を中心とし、傾斜
角θを示す目盛りＨが取付けである。このようにすれば
、本発明の装置は横加速度の影響を蒙らない部品な傾斜
計として利用することができる。

指針Ｇの代わりに中央回転接合器Ｐ、の回転軸を磁気結
合線輪の結合度を変化せしめるような装置に連結すれば
、その線輪の出力は傾斜を補償するための能動制御用の
入力として利用することができる。

また中央回転接合器Ｐ０に図３の如く支持物体Ｗ０を平
衡して支持せしめれば、横加速度にも動揺体の傾斜にも
無関係な純粋な受動式の水平安定保持装置が実現できる
。なお、図３の中央回転接合器Ｐ０にはジンバル（水平
安定保持装置）が用いられている。それは鉛直線の回り
の“ヨー”運動を防止するためのものである。

（発明の効果） 以上に詳述した如く、本発明は動揺体の傾斜にも横加速
度にも影響されない純粋な受動方式による重力方向保持
装置を実現するものである。即ち、本発明は構造簡単、
動作確実、かつ安定にして経済効果もまた大きい。従っ
て、移動通信用装置。

航測用装置などその応用範囲は広い。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明に末搾み型複合振子を用いた場合の構成お
よび動揺体が水平におかれた場合の動作を説明するため
の略図、図２は本発明の装置が図１の状態から傾斜した
場合の動作を説明するための略図、図３（ａ）（ロ）は
本発明の３次元の動揺に対する装置の構成要領および安
定水平保持装置を用いて物体を平衡支持する場合の要領
を示す略図である。 Ａ・・・動揺体、　Ｂ・・・吊架剛体、　Ｃ・・・底部
剛体、Ｄ・・・底部剛体に取付けられた第１の剛体、Ｅ
・・・中央回転接合器と底部回転接合器を接合する第２
の剛体、　Ｆ・・・接触体、　Ｇ・・・傾斜角指示指針
、　Ｈ・・・傾斜角度目盛、　Ｎ・・・複合振子の振れ
の節点、　０・・・上部回転接合器の中点、ＰＯ＋ＰＯ
゛・・・中央回転接合器あるいはその中心点、Ｐｌ＋Ｐ
！＋Ｐ：ｌ＋Ｐ４・・・上部回転接合器あるいはその中
心点、　Ｑ、、Ｑ、”・・・底部回転接合器あるいはそ
の中心点、　Ｑ、、Ｑ、、Ｑ、、Ｑ、・・・下部回転接
合器あるいはその中心点、　Ｒ１・・・摺動子あるいは
その中心点、　Ｒ２・・・摺動体、　Ｗ・・・複合振子
の重錘、　Ｗｏ・・・平衡支持用物体、θ・・・動揺体
の傾斜角、　δ・・・複合振子の底部剛体の傾斜角。 特許出願人　　　宮　　　憲　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）動揺体に固定された少なくとも一対の上部回転接
   合器にそれぞれ対応するように結合された複数の吊架剛
   体のおのおのの末端に接続された少なくとも一対の下部
   回転接合器に共通の底部剛体が結合され、該底部剛体を
   垂直に２等分する第１の垂直２等分線上に重錘を取付け
   て形成された複合振子と、 前記の底部剛体から前記第１の垂直２等分線の方向に向
   けて延長された第１の剛体上の１点が前記の一対の上部
   回転接合器を結ぶ線分を垂直に２等分する第２の垂直２
   等分線に沿って移動しうるかあるいは該第２の垂直２等
   分線上の１点が第１の剛体に沿って移動しうるように配
   置された摺動機構と、 前記の第２の垂直２等分線上に設けられた中央回転接合
   器と前記第１の垂直２等分線上に設けられた底部回転接
   合器とのいずれか一方が第２の剛体の一端に接合され他
   方が該第２の剛体の他端と水平面内において互いに密接
   する構造体とを備え、 前記の中央回転接合器と前記の底部回転接合器とを結ぶ
   方向が重力の方向を保持するように構成された重力方向
   保持装置。