成層圏気球フライトシステム各部の姿勢運動計測手法の開発とフライト実証実験結果

Material type: 文書・図像類

Author: 莊司, 泰弘ほか

Publisher: 宇宙航空研究開発機構(JAXA)

Publication date: 2019-02-15

Material Format: Digital

Capacity, size, etc.: -

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Note (General)：: 本研究では，成層圏気球フライトシステム各部の姿勢運動を時間領域で明らかにし，振動モード解析だけでなく運動の減衰特性や外力の推定を行うため，気球フライトシステムの各部の姿勢運動を直接計測記録し，同時刻のデータを比較して各部の変形を検討するための手法を開発する．また，実際のフライトデータにより手法を評価...

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Material Type: 文書・図像類
Title: 成層圏気球フライトシステム各部の姿勢運動計測手法の開発とフライト実証実験結果
Author/Editor: 莊司, 泰弘
飯嶋, 一征
Shoji, Yasuhiro
Iijima, Issei
Author Heading: 莊司, 泰弘
飯嶋, 一征
Shoji, Yasuhiro
Iijima, Issei
Publication, Distribution, etc.: 宇宙航空研究開発機構(JAXA)
Publication Date: 2019-02-15
Publication Date (W3CDTF): 2019-02-15
Alternative Title: Development of an Attitude Motion Logger for a Balloon Flight System and Demonstration Flight Results
Periodical title: 宇宙航空研究開発機構研究開発報告: 大気球研究報告 = JAXA Research and Development Report
No. or year of volume/issue: JAXA-RR-18-011
Volume: JAXA-RR-18-011
Pages: 1-16
ISSN (Periodical Title): ISSN : 2433-2216
Text Language Code: jpn
Subject Heading: Balloon
Attitude Estimation
Piggy-back Development
Target Audience: 一般
Note (General): 本研究では，成層圏気球フライトシステム各部の姿勢運動を時間領域で明らかにし，振動モード解析だけでなく運動の減衰特性や外力の推定を行うため，気球フライトシステムの各部の姿勢運動を直接計測記録し，同時刻のデータを比較して各部の変形を検討するための手法を開発する．また，実際のフライトデータにより手法を評価する．気球の飛翔中にゴンドラや搭載機器の指向制御を行う機器開発において，ゴンドラの姿勢運動とこれに影響を与える気球等の姿勢運動の特性に関する知見が必要である．しかし従来の研究では，気球フライトシステムの振動モードの計測が行われたものの，過渡状態に対して知見を得られるデータの蓄積はなされておらず，情報が不足していた．そこで本研究では，なるべく多くの気球飛翔実験において，気球，荷姿，ゴンドラで構成される気球フライトシステム各部の姿勢運動を直接計測し不足している情報を収集することを目的に，このような計測を実現する姿勢ロガーの開発を行った．気球頭部からゴンドラまで計6点に後付けできる，加速度，角速度，磁場各3成分とGPS時刻，位置を10Hzで計測し，記録するロガーは，2017年，2018年のJAXA による気球実験において実証実験に供され，データの計測を行った．ロガーは実験終了後に回収され，データ解析により各点の姿勢運動が明らかになった．またGPS時刻によりロガー間のデータを同期することができ，姿勢ロガー間の相対姿勢を求めることで，ロガーで挟まれる気球フライトシステム構成部品の変形を推定することができた．
This study develops a methodology of direct measurement of attitude motions of parts of a stratospheric balloon flight system and of estimation of deformations of the parts, in order to reveal characteristics of the motion of the balloon flight system and disturbance forces. For some balloon missions, design and development of attitude or pointing control system of a gondola or a mission devices on the gondola requires basic knowledge how the attitude of the gondola and the balloon envelope will move. However, such the knowledge has not been gathered enough: vibration modes of balloon flight systems were studied, but the transient of the motion have not been fully understood yet. This study developed a special attitude logger to gather attitude motions of some parts of balloon flight systems for understandings of transient of the motions. This attitude logger can be mounted on six points on a balloon flight system including the top of the balloon and a gondola, the bottom of the flight system. Each logger measures three dimensional vectors of the acceleration, the angular velocity and the geo-magnetic field at 10 Hz. Also, it records time and location by receiving the GPS signal at the same frequency. The demonstrations were conducted three times in the JAXA's balloon flight campaigns in 2017 and 2018. All the loggers were successfully recovered, and the attitude motions were revealed. The motions were synchronized with GPS time, which enabled to estimate the deformation of the parts of the flight system with the relative motions of the loggers.
形態: カラー図版あり
Physical characteristics: Original contains color illustrations
資料番号: AA1830023001
レポート番号: JAXA-RR-18-011
DOI: 10.20637/JAXA-RR-18-011/0001
Source: https://jaxa.repo.nii.ac.jp/?action=repository_action_common_download&item_id=1773&item_no=1&attribute_id=31&file_no=1
https://jaxa.repo.nii.ac.jp/?action=repository_action_common_download&item_id=1773&item_no=1&attribute_id=31&file_no=1
Access Restrictions: 限定公開
Data Provider (Database): 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）
https://irdb.nii.ac.jp
Original Data Provider (Database): 宇宙航空研究開発機構 : 宇宙航空研究開発機構リポジトリ