JPS619400A - 流体収納タンク用の制御可能な流体ダンパ - 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】 本発明は、収納物体とその内部に貯蔵されている流体と
の相対的な運動を制御する装置に関するものであって、
更に詳細には、宇宙衛星の流体収納タンク用の制御可能
な流体ダンパに関するものである。

例えば、宇宙衛星において使用される様な強制排除燃料
及び酸化剤タンクは厳格な設計及び動作問題を持ってお
り、従って現在の傾向は自由表面タンクを使用する方向
である。然し乍ら、自由表面タンクは２つの非常に重要
な問題を持っている。

第１−の問題は推進剤供給ライン内への圧縮気体の流入
である。この問題は、明らかに、表面張力スクリーンを
使用する推進剤収集システムを使用することによって制
御することが可能である。第２の問題はもっと重要なも
のとなる可能性がある問題であって、それは液体バルク
の制御喪失及び流体と構成体とステージ制御システムと
の相互作用を包含するものである。

宇宙におけるステージ作業の間、タンク表面に垂直な圧
力及び流体とタンク壁との間の相対的運動に基づく粘性
剪断力によって流体が運動状態とされる。ステージ作業
の後、流体はそのタンク壁と相対的な運動がダンプされ
る即ち減衰される迄運動状態を維持する。この流体の運
動は主に回転であって、タンク内側表面の周りを流れ、
スクリーンを通過して循環し且つタンクを横断して浮遊
する。ダンピングが存在しない場合、流体の湾曲経路に
起因して力が尚タンクへ付与される。更に、流体のタン
クとの間の相対的な運動に基づく粘性力はタンクのみな
らず流体にも作用する。ステージ配向状態に関するトル
ク及び力の正味効果は制御システムによって制御される
トルクによって対抗されねばならない。

従来のバッフルを使用する構成は流体とタンクとの間の
結合を高め、従って流体運動量の減衰率が増加する。然
し乍ら、過渡的作業の間、この結合も増加され、従って
より多くの流体がステージ運動に関与する。作業の直後
において、タンク上の流体の残留トルクはバッフル付き
のタンクの方がバッフル無しのタンクよりも一層高い。

減衰率における差異の為に、両方のタイプのタンクに対
するトルクが略等しい時がある。より長い時間に渡り、
バッフル付きタンクはより低いトルクを示す。

本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、タン
クの初期的運動の間タンク内の流体が自由に回転するこ
とを許容すると共にタンクの運動が終了すると迅速に流
体の運動をダンプ、即ち減衰させることを可能とした流
体ダンパを提供することを目的とする。本発明の別の目
的とするところは、タンク内において自由に回転するが
所望によりそのタンクとの相対的な位置を固定すること
が可能な内部的タンクダンパを提供することである。

本発明は、保持容器内の流体の相対的な回転運動を減衰
させる為の制御可能な流体ダンパを提供する。好適には
、本発明はセルから形成されてお６一 り流体収容タンク内に位置された球体を有しており、該
セルは好適には６角形である。これらのセルは該球体の
半径に沿ってそれらの根元側部を開放して配列されてお
り、且つそれらの半径方向へ延在する側部には孔が形成
されていて、タンク内の流体が該球体を貫通して移動す
ることを可能としている。この球体は、又、前述した６
角形セルから形成されている球体と同様な構造を与える
為に、半径乃至は放射方向と非半径方向の両方に貫通さ
せてドリルで穿設した複数個の孔を具備する中実物体か
ら形成することも可能である。

タンクはその形状が球状か又は円筒状であるから、ダン
パ球体の外側表面は幾つかの区域においてタンクの内側
円形表面に隣接している。１つが移動自在で少なくとも
１つが固定されている複数個の制動パッドがタンク壁内
に位置して設けられており、固定パッドの表面はタンク
壁の内側表面と間延である。ダンパ球体は回１Ｍ自在で
ある。然し乍ら、制動パッドの１つは押し下げ可能であ
って、従ってそれは球体を押圧することが可能である。

従って、球体は３つの制動パッドに圧接され迅速に子の
回転を停止する。

球体の回転が止められると、タンク内の流体の回転は迅
速に減衰される。従って、このタイプの流体ダンパは、
過渡時における最適性能を与えることが可能であり、タ
ンクの）可動中に最小回転運動量の期間及びタンクの運
動が停止する時に流体運動に対して最大の減衰率を与え
ることが可能である。

以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態様
に付いて詳細に説明する。

本発明は、第１図に流体収納タンク１０内に例示しであ
る。タンク１０の壁１２は形状が実質的に球状である。

中空球体の形状のダンパ乃至はバッフル］４がタンク１
０の壁１２の内側表面の内側でそれに隣接して位置され
ており、且つ任意の方向に回転自在である。

複数個の制動パッド１６及び１−８がタンク壁１２内の
凹所内で異なった位置に位置されており、パッドの下部
湾曲表面は壁１２の湾曲内側表面と＝８＝ 整合している（即ち、同一面状乃至は間延）。制動パッ
ド１８はその１つのパッド１６を除いて全てが位置固定
されており、該パッド１６は内側半径方向へ移動自在で
あってダンパ１４の外側表面と圧接させることが可能で
ある。

可動パッド１６を移動させる為に種々の手段を使用する
ことが可能である。例えば、１組の積層させたピエゾ電
気ウェハを有するピエゾ電気モータ２０を制御装置２２
によって付勢させることが可能であり、該制御装置２２
を介して所望により作動電圧をモータ２０へ印加するこ
とが可能である。その他の作動装置としては、流体圧又
は空気圧タイプのものがある。

球状ダンパ１．４は好適にはハネカム構造に互いに固定
された複数個の６側部セルを有している。

これらのセル２４の２つを第２図に示しである。

セル２４はそれらの長手軸を球状ダンパの半径と整合さ
せて配列されており、各セル２４の内側及び外側半径方
向端部（ベース）は開放されている。

孔２６は流れに対して抵抗を与えるが、開放端部及び孔
がタンク１４内の流体がダンパ１４を貫通して流れるこ
とを可能としている。

６角形セル及び制動パッドは、タンク内の流体に対して
化学的に不活性の物質で構成することが可能であり、例
えば、ダンパセルはＴｉ又はＡＩで構成し、且つ制動パ
ッドはアスベストスで構成することが可能である。

動作に付いて説明すると、例えば、タンク１０が衛星作
業の開始に当たってタンク１０が宇宙衛星内に位置され
ていると仮定すると、ダンパ１４はタンク１０内の流体
の運動に抵抗することはなくタンク１０と共に回転する
。然し乍ら、作業が終了すると、制御袋Ｗ２２が動作さ
れて１つ信号が可動制動パッド１６のモータ２０へ付与
される。

モータ２０がパッド１６を移動させてダンパ１４の外側
表面と接触させ、ダンパ１４の外側表面の他の区域を固
定制動パッド１８と圧接させてダンパ球体の回転を停止
させる。ダンパ１４内の孔２６を介して通過する流体の
流れに対するダンパ１４の抵抗は流体の回転運動を迅速
に停止させる。

−１〇− 注意すべきことであるが、固定パッド１８が可動パッド
１６の真反対の位置である場合には、唯１つの固定制動
パッド１８が必要とされるに過ぎない。然し乍ら、一般
的には、互いに等距離離隔して位置されており且つ可動
パッド１６が位置されているものから反対の半球体内に
位置されている２つ又は３つの固定パッドを使用するこ
とが望ましい。

第３図は、球状流体ダンパ１４を円筒状タンク１０内に
位置させた状態を示している。ダンパ１４が円筒内を転
動しない様にする為に、円弧状ストッパ３０がタンク壁
の内側表面上でダンパ１４を所望の位置に保持する位置
に配設されている。

以上では、流体ダンパが球状の形状のものとして説明し
てきたが、それは円筒形状のものとすることも可能であ
る。この様な円筒形状のダンパ１４を第４図に円筒状流
体容器１０内に位置させて示しである。この場合、ダン
パ１４はタンク１０の長手軸に関して回動方向、即ちタ
ンクの円筒部分の長手軸の横断方向にのみ回転する。こ
れは、例えば、タンク１０が宇宙船に搭載されている場
合に流体の回転を停止させる上で有用である。２つの可
動制動パッド］−８をタンク１０の１側部に装着するこ
とが可能であり、且つ２つの固定制動パッドを該可動パ
ッドと真正面に対抗して装着することが可能である。

流体ダンパ１４の中空物体の壁は、好適には、６角形セ
ルのハネカム構造から形成されており、その開放根元端
は円筒状タンク１０の湾曲端の方ｐ目こ而しており、即
ち任意のセルの根元端の中心を通る線又は軸がタンク１
０の円筒状部分の長手軸と平行になる。該セルの側部は
互いに固着されており旧つそれを貫通して孔が穿設され
ている。

これらのセルの根元端を形成する物質も又これらのセル
が長手軸方向へ延在する場合には互いに接着される。

以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明し
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
では無く、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の部分的破断概略図、第２図
は本発明において使用されるダンパ球体を形成するハネ
カムセルの概略図、第３図は円筒タンク内のダンパ球体
の位置を示した概略図、第４図は円筒の形状をしたダン
パの断面概略図、である。 （符号の説明） １０：タンク １２：タンク壁 １４：ダンパ １６．１８：制動パッド ２４：セル ２６：孔 特許出願人　　　ロックウェル　インターナショナル　
コーポレーション

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円形状の壁部分を持った流体収納タンク用の流体ダ
   ンパにおいて、前記タンク壁の円形状部分の内側表面に
   隣接して位置する外側表面を持った中空球体が設けられ
   ており、前記球体の壁に放射方向及び非放射方向の孔が
   形成されていて流体が該球体を通過することが可能であ
   り、前記球体は前記円形状部分内で任意の方向に回転自
   在であり、前記球体の回転運動を拘束したい場合に前記
   運動を停止させる制動手段が設けられていることを特徴
   とするダンパ。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記球体の壁は互
   いに固定されており且つ該球体の放射方向へ延在する側
   部を持った複数個のセルから形成されており、前記セル
   の放射端部は開放しており且つ側部にはそれを貫通する
   孔が形成されていることを特徴とするダンパ。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記制動手段は前
   記タンク壁の円形状部分内の所定の位置に設定した複数
   個の制動パッドを有しており、前記パッドの制動表面は
   前記タンク壁の内側表面と同延であり、前記制動パッド
   の１つが放射方向内側へ移動すべく制御可能であり従っ
   てその制動表面を前記球体の外側表面と圧接させること
   が可能であることを特徴とするダンパ。 ４、特許請求の範囲第２項において、前記セルは６角形
   形状をしており、前記６角形のベースが開放しているこ
   とを特徴とするダンパ。 ５、特許請求の範囲第４項において、前記制動手段が前
   記タンク壁の円形状部分内の所定位置に設定した複数個
   の制動パッドを有しており、前記パッドの１つは放射方
   向内側へ移動すべく制御可能であり従ってその制動表面
   を前記球体の外側表面と圧接させることが可能であるこ
   とを特徴とするダンパ。 ６、円形状壁部分を持った流体収納タンク用の流体ダン
   パにおいて、前記タンクの壁の円形状部分に隣接して位
   置すると共にそれと相補的な形状をした中空物体が設け
   られており、前記中空物体の壁にはそれを貫通する孔が
   形成されており、前記中空物体は前記タンクの軸に対し
   て横断方向に回転自在であり、前記物体の回転運動を拘
   束したい場合に前記運動を停止させる制動手段が設けら
   れていることを特徴とするダンパ。 ７、特許請求の範囲第６項において、前記タンクには円
   筒状部分が形成されており且つ前記中空物体は円筒状の
   形状であると共に前記タンクの円筒状部分内に位置され
   ており、前記中空物体は前記タンクの円筒状部分の長手
   軸に対して横断方向に回転自在であることを特徴とする
   ダンパ。 ８、特許請求の範囲第７項において、前記中空物体の壁
   が互いに固着されている複数個のセルから形成されてい
   ることを特徴とするダンパ。 ９、特許請求の範囲第８項において、前記セルは６角形
   形状であり、その根元端は開放していると共に任意のセ
   ルの根元端部を貫通する軸は前記タンクの円筒状部分の
   長手軸と平行であることを特徴とするダンパ。