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titleSeparation motion analysis of sounding rockets using unbalanced YoYo mechanism
Other Title非対称YoYoを用いたロケットの分離運動
Author(jpn)石井 信明
Author(eng)Ishii, Nobuaki
Author Affiliation(jpn)宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究本部
Author Affiliation(eng)Japan Aerospace Exploration Agency Institute of Space and Astronautical Science
Issue Date2005-03
PublisherInstitute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA/ISAS)
宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究本部
Publication title平成16年度アストロダイナミクスシンポジウム:講演後刷り集
ISAS proceedings of 14th Workshop on Astrodynamics and Flight Mechanics 2004: A Collection of Technical Papers
Start page105
End page109
Publication date2005-03
Languageeng
AbstractAn unbalanced Yo-Yo mechanism is proposed in this paper so as to avoid collision of a solid rocket motor. In the S-310-35 rocket experiment, main purpose of which is to observe an auroral phenomena at Andoya, Norway, the unbalanced Yo-Yo is newly applied. The proposed Yo-Yo reduces, at first, the spin rate of the main body as a usual Yo-Yo despinner, then it gives tumbling moment to the main body as a Yo tumbler. The mechanism has different length of wires, one of them is approximately 2.4 m, and the other is about 5 cm longer. Weight of tip mass is 195 g each. In extending the wires, this mechanism reduces the initial spin rate of 2 Hz down to 1 Hz. After that, it gives 8 degrees of nutation angle to the main body due to the slightly different time of jettison of two wires. After the separation of the main body into two sections, the nutation angles of the payload section and the motor section decrease 0.5 degrees and 5 degrees, respectively. Because of the coning motion of the motor section, the return back trajectory of the motor is changed transversely. Eventually, more than 60 cm of clearance between two sections are estimated to be kept and the collision is to be avoided. This paper describes nutational motion analysis using the proposed Yo-Yo mechanism and also depicts a possibility of collision avoidance between the motor section and the payload section.
観測ロケットや衛星の最終段では、ペイロード部あるいは衛星と固体ロケットモータを分離する場合、残留推力によるモータ部の衝突を回避する方策が必要となる。通常は、タンブルモータ(小型ロケットモータ)またはヨータンブラーによってモータ姿勢を十分大きく変化させる方式が用いられる。S-310-35号機によるオーロラ観測実験では、モータ部にも観測装置(サブペイロード)が搭載され、メインペイロード部をモータ部から切離した上で、メインとサブの同時観測を行うため、分離後のモータ部の姿勢傾斜を最小限にしたいという要望があった。これを実現するため、スピンダウン用に搭載されているヨーヨーワイヤー(約2.4m)の片側長のみをわずかに(約5cm)長くし、ヨーヨーを非対称とすることにより微小なタンブリングを発生させる方式を考案した。この方式により、YoYo展開後のロケット本体に約8度のニューテーションを発生させる。その結果、分離後のモータ部ニューテーションを5度程度に抑えることができると同時に、ペイロード部との衝突を回避することができる。本稿では非対称ヨーヨーによるニューテーション運動と分離後の衝突回避運動について報告する。
Keywordssounding rocket; collision avoidance; tumbling motion; nutation; Yo Yo mechanism; separation motion; spin rate; coning motion; 観測ロケット; 衝突回避; 回転運動; 章動; 非対称YoYo; 分離運動; 回転率; コーニング運動
Document TypeConference Paper
JAXA Categoryシンポジウム・研究会
ISSN0918-8053
SHI-NOAA0047897019
URIhttps://repository.exst.jaxa.jp/dspace/handle/a-is/30516


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