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JP2002321700A - 衛星構体パネルの制振方法及び制振装置 - Google Patents

衛星構体パネルの制振方法及び制振装置

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Publication number
JP2002321700A
JP2002321700A JP2001132516A JP2001132516A JP2002321700A JP 2002321700 A JP2002321700 A JP 2002321700A JP 2001132516 A JP2001132516 A JP 2001132516A JP 2001132516 A JP2001132516 A JP 2001132516A JP 2002321700 A JP2002321700 A JP 2002321700A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibration
structure panel
satellite structure
satellite
damping device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001132516A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Takano
昌宏 高野
Shiro Takada
志郎 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2001132516A priority Critical patent/JP2002321700A/ja
Publication of JP2002321700A publication Critical patent/JP2002321700A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量で制振性能の高い衛星構体パネルの制振
装置の提供。 【解決手段】 衛星構体パネルの振動を検出する振動検
出手段と、前記衛星構体パネルに振動を与える起振手段
と、前記振動検出手段の検出信号に基づき、前記衛星構
体パネルに生じた前記振動を相殺する振動を前記起振手
段に発生させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
又、前記振動検出手段は圧電センサ、前記起振手段は圧
電アクチュエータであることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、人工衛星の構成部
材としての衛星構体パネルに生ずる振動を抑制する制振
方法及び制振装置に関する。
【0002】
【従来の技術】人工衛星をロケットで打ち上げる際に
は、衛星を収納しているフェアリング内部等で音響振動
が発生する。このような音響振動によって衛星本体が加
振されると、衛星構体パネルに装着されている各種の搭
載機器が振動で故障する虞があるため、搭載機器が配設
されている衛星構体パネルにおいては、その振動レベル
を搭載機器が故障しないレベルまで低下させる必要があ
る。
【0003】従来の制振装置として、例えば、本願出願
人による特開昭63−94832号公報に開示の装置が
ある。この装置は、音響振動によって衛星構体パネルに
生じる曲げ振動を、衛星構体パネルに面状に貼り付けら
れた粘弾性材料に生じる歪みエネルギーとして吸収し、
粘弾性材料の内部で減衰させ、熱エネルギーに変換して
消散させることより、衛星構体パネルの振動即ち曲げ振
動を吸収し、振動の振幅を低減させる構成としたもので
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の装置では、制振性能を高めようとする程、粘弾性材
料を多く必要とするため、必然的に衛星本体の重量が増
大してしまうという問題があった。しかも、宇宙空間で
真空環境となるため、粘弾性材料からガスが発生して、
搭載機器に悪影響を与えることも懸念された。
【0005】本発明は、このような諸問題を解決し、従
来の装置に比べて軽量で制振性能の高い衛星構体パネル
の制振装置の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の衛星構体パネ
ルの制振装置の発明は、衛星構体パネルの振動を検出す
る振動検出手段と、前記衛星構体パネルに振動を与える
起振手段と、前記振動検出手段の検出信号に基づき、前
記衛星構体パネルに生じた前記振動を相殺する振動を前
記起振手段に発生させる制御手段とを備えたことを特徴
とする。
【0007】請求項2の発明は、請求項1に記載の衛星
構体パネルの制振装置において、振動検出手段は圧電セ
ンサ、起振手段は圧電アクチュエータで構成されたこと
を特徴とする。
【0008】請求項3の発明は、請求項2に記載の衛星
構体パネルの制振装置において、圧電センサ及び圧電ア
クチュエータは衛星構体パネルに面接触にて装着可能な
平面形状に構成されたことを特徴とする。
【0009】請求項4の発明は、請求項2に記載の衛星
構体パネルの制振装置において、圧電センサと圧電アク
チュエータとは上下に重ねた構成とされたことを特徴と
する。
【0010】請求項5の衛星構体パネルの制振方法の発
明は、衛星構体パネルの振動を圧電センサによって検出
し、検出された電圧に基づき、制御手段を介して、前記
衛星構体パネルに設けた圧電アクチュエータに振動を打
ち消す向きの起振力を発生させて、能動的に衛星構体パ
ネルの振動を抑制することを特徴とする。
【0011】請求項6の発明は、請求項5に記載の衛星
構体パネルの制振方法において、圧電アクチュエータ
は、衛星構体パネル上の振動モードの一方の変曲点と相
対する他方の変曲点との間に配設することを特徴とす
る。
【0012】請求項7の発明は、請求項5に記載の衛星
構体パネルの制振方法において、圧電アクチュエータ
は、衛星構体パネル上の振動モードの変曲点と当該変曲
点近傍の無振動部位との間に配設されることを特徴とす
る請求項5に記載の衛星構体パネルの制振方法。
【0013】
【発明の実施の形態】実施の形態1.本発明を実施の形
態1を示す図1乃至図4に基づいて説明する。図1は制
振装置が衛星構体パネルに装着された状態を示す断面
図、図2は制振装置が衛星構体パネルに装着された状態
を示す平面図、図3は制振装置の断面図、図4は制振装
置の動作説明図である。
【0014】図1乃至図4において、図中の符号1は1
枚の衛星構体パネル、2は前記衛星構体パネル1の両縁
に接合された他の衛星構体パネル、3は衛星構成パネル
1の表面に接着された制振装置3である。この制振装置
3は、衛星構体パネル1に発生する振動を検出する振動
検出手段としての圧電センサ4と、前記衛星構体パネル
1の振動領域に対してこれを相殺する振動を与える起振
手段としての圧電アクチュエータ5と、前記の圧電セン
サ4と圧電アクチュエータ5とを一体的にモールドする
有弾性の樹脂6と、前記圧電センサ4からの検出信号と
しての電圧信号に基づいて、前記衛星構体パネル1に生
じた振動を相殺する振動を前記圧電アクチュエータ5に
発生させる制御手段としての制御器7とを備えている。
【0015】上記の圧電センサ4及び圧電アクチュエー
タ5は各々平面形状に構成され、圧電センサ4の上に圧
電アクチュエータ5を重ねた状態で、有弾性の樹脂6に
より一体的にモールドされて構成されている。この例で
は、円盤状に形成された圧電センサ4の上に同じく円盤
状に形成された圧電アクチュエータ5が重ねられている
が、両者の上下位置を逆に重ねた構成としてもよい。
【0016】何れにしても、衛星構体パネル1に装着さ
れる圧電センサ4や圧電アクチュエータ5は、当該衛星
構体パネル1において振動の発生が想定される所要の面
に、面接触にて接着可能な形態に、例えば図2に示すよ
うな平板な円盤状に構成しておくとよい。尚、圧電セン
サ4や圧電アクチュエータ5等の平面的形状は、正方
形、長方形、円形、楕円形等その形状を問わず比較的自
由に所望の形状に形成することができる。この場合、円
盤状の圧電アクチュエータ5にあっては、その直径方向
に収縮或いは伸長する構成となっている。
【0017】図2、図4において、制振装置の動作を説
明する。衛星構体パネル1に振動(曲げ振動)が発生す
ると、その振動は圧電センサ4によって電圧信号として
検出されて、制御器7に入力される。制御器7は、この
電圧信号に基づき、圧電アクチュエータ5に前記振動を
打ち消す向きの起振力を発生させ、この起振力による振
動で前記振動を相殺させるよう制御する。
【0018】例えば、図4のように、同図において上方
向きに衛星構体パネル1が凸となるように撓むと、衛星
構体パネル1の当該部位に予め設けられた圧電センサ4
に当該圧電センサ4の伸長方向への歪みが発生する。圧
電センサ4にこの歪み即ち応力が発生すると、圧電効果
により、圧力に応じた電圧が発生する。この電圧信号
は、抵抗を介すと、圧電センサ4が覆う領域の衛星構体
パネル1の面部分(振動領域)における平均歪み速度に
比例したものとなるため、この電圧信号を反転、増幅さ
せ、圧電アクチュエータ5に印可することで、圧電アク
チュエータ5には応力方向の歪みを発生させることがで
きる。これにより、衛星構体パネル1の撓み部分には、
矢印A、Aで示す方向への圧縮力が加えられ、衛星構体
パネル1の上方向きの撓みが抑制される。
【0019】他方、衛星構体パネル1が上記の場合とは
逆方向き(図において下方)に凸となるように撓む際に
は、圧電センサ4からの電圧信号は上記の場合とは逆の
符号となるため、制御器7を介して、圧電アクチュエー
タ5には上記場合とは逆に、引張り方向の歪みを発生さ
せる。これにより、衛星構体パネル1には矢印A、Aで
示す方向とは逆方向の引張り力が発生し、衛星構体パネ
ル1の下方向きの撓みが抑制される。
【0020】このようにして、この実施の形態1の制振
装置3は、従来の制振装置と異なり、能動的に衛星構体
パネル1に発生する振動を抑制する。又、この形態1に
示す制振装置3では、圧電センサ4と圧電アクチュエー
タ5とが、同一面上において重ねられた構成であるため
コロケーションが成立し、振動モードを直接扱わずに制
御器7の回路を構成することができ、広範囲の周波数領
域における振動抑制が可能となる。又、制御器7をコロ
ケート型の比較的単純な制御回路として構成できるの
で、軽量にして廉価な制振装置3を提供することができ
る。
【0021】又、この形態1における制振装置3の圧電
アクチュエータ5は、図2及び図4に示すように、衛星
構体パネル1に生ずる振動モードの一方の変曲点P1か
ら当該変曲点P1と相対する他方の変曲点P2までの間
の振動領域に延在させて配設している。このように配設
(配置)とすることによって、発生する振動を効果的に
抑制することができる。
【0022】尚、振動領域は、必ずしも、この形態1に
示すように、衛星構体パネル1の中央部の1箇所に発生
するとは限らず、振動発生源の位置や数や振動の種類や
大きさ等によって、複数箇所に発生し得る。しかし、こ
のような振動領域の発生部位は、衛星設計上、予め想定
されるので、想定される振動領域毎にその振動を相殺さ
せる振動を発生させ得るように、適宜所要の制振装置3
を配設することによって、衛星構体パネル1を全体とし
て効果的に制振することができる。
【0023】実施の形態2.実施の形態2は、上記実施
の形態1で説明した制振装置3のうち、圧電センサ4と
圧電アクチュエータ5とが別体に構成された制振装置3
を、図4のように振動モードの一方の変曲点P1と相対
する他方の変曲点P2との間に配設するのではなく、振
動モードの所要の変曲点と所要の無振動部位との間に適
宜配設した形態である。以下、これを図5乃至図7に基
づいて説明する。図5は制振装置3が衛星構体パネルに
装着された状態を示す断面図、図6は制振装置が衛星構
体パネルに装着された状態を示す平面図、図7は制振装
置の動作説明図である。
【0024】例えば、図4のように衛星構体パネル1の
中央部に振動領域の発生が想定される場合、図5及び図
6に示すように、当該振動領域の所要の変曲点PXと当
該変曲点PX近傍の比較的振動の小さい部位、できれば
振動の生じ難い部位(以下、このような部位を無振動部
位という)との間に配設してある。この例では、衛星構
体パネル1が他の衛星構体パネル2,2との接合部8が
比較的振動の生じ難い無振動部位であることに着目し
て、この接合部8の所要部位を無振動部位として扱って
いる。この接合部位(8)から変曲点PX方向へ向け
て、先ず、圧電アクチュエータ5が、その次に圧電セン
サ4が一連に延在するように配設されている。
【0025】上記のように、制振装置3を構成する圧電
アクチュエータ5及び圧電センサ4を互いに近傍する位
置に配設することにより(制御器7は図示されていな
い)、例えば、当該衛星構体パネル1に、図7において
下方向きに凸の曲げ振動が発生した場合、圧電センサ4
で発生する歪みは圧電アクチュエータ5で発生する歪み
に比例したものとなるから、圧電センサ4から得られる
電圧信号を反転、増幅させ、圧電アクチュエータ5に印
可すると、圧電アクチュエータ5には圧縮方向の歪みが
発生し、矢印A、Aで示す方向の圧縮力を発生させるこ
とができる。
【0026】他方、衛星構体パネル1が上記の場合とは
逆方向き(図7において上方)に凸に撓む際には、圧電
センサ4からの電圧信号は上記の場合とは逆の符号とな
るため、制御器7(非図示)を介して、圧電アクチュエー
タ5には上記場合とは逆に、引張り方向の歪みを発生さ
せる。これにより、衛星構体パネル1には矢印A、Aで
示す方向とは逆方向の引張り力が発生し、衛星構体パネ
ル1の上方向きの撓みが抑制される。これによって衛星
構体パネル1の振動を能動的に抑制することができる。
【0027】尚、この形態2で図示された制振装置3
は、圧電アクチュエータ5と圧電センサ4とが横並び状
態に近接されて配設された構成のため、高次元の振動モ
ードでは、圧電センサ4と圧電アクチュエータ地ゅ5と
に発生する歪みは比例しない場合もあるが、この場合に
は、所要の補正回路が必要となる。例えば、圧電センサ
4の電圧信号をフィルターしょりして、制御したい振動
モードにおける周波数成分のみを取り出す回路が必要と
なる。勿論、この形態2の制振装置3においても、圧電
アクチュエータ5と圧電センサ4とが重なる構成とする
ことにより、実施の形態1で説明したコロケート型の制
御が可能となり、実施の形態1と同様の作用効果を得る
ことができる。
【0028】
【発明の効果】請求項1乃至請求項7の各発明によれ
ば、何れも、発生する振動に応じてこれを相殺する振動
を発生させることにより、衛星構体パネルに発生する振
動を効率よく抑制することができる。又、衛星打ち上げ
の際等における共振周波数の振動応答レベルを低減させ
ることができ、搭載機器の故障を防止することができ
る。
【0029】請求項1乃至請求項4の各発明によれば、
粘弾性材料を用いた従来の制振装置に比べて、制振装置
を軽量化できるので、衛星の軽量化に寄与することがで
きる。
【0030】請求項5乃至請求項7の方法の発明によれ
ば、衛星構体パネルに発生する振動を効果的に抑制する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1の制振装置が衛星構体パネルに
装着された状態を示す断面図である。
【図2】 実施の形態1の制振装置が衛星構体パネルに
装着された状態を示す平面図である。
【図3】 実施の形態1の制振装置の断面図である。
【図4】 実施の形態1の制振装置の動作説明図であ
る。
【図5】 実施の形態2の制振装置が衛星構体パネルに
装着された状態を示す断面図である。
【図6】 実施の形態2の制振装置が衛星構体パネルに
装着された状態を示す平面図である。
【図7】 実施の形態2の制振装置の動作説明図であ
る。
【符号の説明】
1、2 衛星構体パネル、3 制振装置、4 圧電セン
サ(振動検出手段)、5 圧電アクチュエータ(起振手
段)、6 樹脂、7 制御器(制御手段)。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 衛星構体パネルの振動を検出する振動検
    出手段と、前記衛星構体パネルに振動を与える起振手段
    と、前記振動検出手段の検出信号に基づき、前記衛星構
    体パネルに生じた前記振動を相殺する振動を前記起振手
    段に発生させる制御手段とを備えたことを特徴とする衛
    星構体パネルの制振装置。
  2. 【請求項2】 振動検出手段は圧電センサ、起振手段は
    圧電アクチュエータで構成されたことを特徴とする請求
    項1に記載の衛星構体パネルの制振装置。
  3. 【請求項3】 圧電センサ及び圧電アクチュエータは衛
    星構体パネルに面接触にて装着可能な平面形状に構成さ
    れたことを特徴とする請求項2に記載の衛星構体パネル
    の制振装置。
  4. 【請求項4】 圧電センサと圧電アクチュエータとは上
    下に重ねた構成とされたことを特徴とする請求項2に記
    載の衛星構体パネルの制振装置。
  5. 【請求項5】 衛星構体パネルの振動を圧電センサによ
    って検出し、検出された電圧に基づき、制御手段を介し
    て、前記衛星構体パネルに設けた圧電アクチュエータに
    振動を打ち消す向きの起振力を発生させて、能動的に衛
    星構体パネルの振動を抑制することを特徴とする衛星構
    体パネルの制振方法。
  6. 【請求項6】 圧電アクチュエータは、衛星構体パネル
    上の振動モードの一方の変曲点と相対する他方の変曲点
    との間に配設することを特徴とする請求項5に記載の衛
    星構体パネルの制振方法。
  7. 【請求項7】 圧電アクチュエータは、衛星構体パネル
    上の振動モードの変曲点と当該変曲点近傍の無振動部位
    との間に配設されることを特徴とする請求項5に記載の
    衛星構体パネルの制振方法。
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