(57)【要約】【課題】無重力下において、推薬タンク全体を貫く内部デバイスを使用しなくても、推薬を他端に集められる推薬タンクを提供する。【解決手段】推薬３２を内部に収納する中空の推薬タンク３０であって、内部に中空部３４を有し中心軸３６に対し対称なテーパ形状の切頭円錐面３８と、切頭円錐面３８の端部のうち中心軸３６に垂直な面による断面積が大きい一端５０に液密に連結する半球形状の大半球殻４０と、端部のうちの他端５２に液密に連結する半球形状の小半球殻４２と、小半球殻４２の中心軸３６上に設けられ推薬３２を排出する排出口４４と、を備える。【選択図】図２
2014205471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
推薬を内部に収納する中空の推薬タンクであって、
内部に中空部を有し中心軸に対し対称なテーパ形状の切頭円錐面と、
前記切頭円錐面の端部のうち前記中心軸に垂直な面による断面積が大きい一端に液密に連結する半球形状の大半球殻と、
前記端部のうちの他端に液密に連結する半球形状の小半球殻と、
小半球殻の前記中心軸上に設けられ推薬を排出する排出口と、を備える、ことを特徴とする推薬タンク。
【請求項２】
大半球殻又は小半球殻の前記中心軸に平行な面による断面形状は、半円、楕円、もしくはカッシーニ曲線で構成される、ことを特徴とする請求項１に記載の推薬タンク。
【請求項３】
前記排出口の周辺に設けられ推薬を表面張力により捕捉し前記排出口へ導く内部デバイスを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の推薬タンク。
【請求項４】
内部デバイスは、前記中心軸を中心に放射状に広がる複数の板であるデバイス板と、
前記中心軸を中心とする円筒面と該円筒面の両端とに複数の穴を有する中空円筒形の筒であるデバイス筒とを備え、
前記排出口が前記デバイス筒の内部で開口する、ことを特徴とする請求項３に記載の推薬タンク。
【請求項５】
大半球殻の前記中心軸上に設けられ前記内部にガスを導入するガス導入口を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の推薬タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無重力もしくは極低重力下で使用する衛星用の推薬タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
推薬タンクは、液状の推薬を内部に収納するタンクである。
【０００３】
図１は、従来の推薬タンク２の説明図である。
従来、推薬タンク２は、半球殻１２を円筒でつないだ形状もしくは球形に、上下対称に形成されており、上下のうちの他端（図１では下端）に排出口１４が形成されている。
【０００４】
衛星の軌道上は無重力もしくは極低重力であるため、表面積が一番小さい形状に推薬４が変形することより、推薬４の液面形状が決まる。従来の推薬タンク２は、形状が上下対称であるため、わずかな姿勢制御等の外乱加速度により、上下のどちらの方向にも液が動き得た。
そのため、推薬タンク２の上下のうちの一端（図１では上端）に移動した推薬４を表面張力で捕捉し、推薬４を排出口１４に導き、ガス１８の混入なしに推薬４を排出すための内部デバイス１６が推薬タンク２の内部に設けられていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｗａｌｔｅｒ  Ｈ．  Ｔａｍ，  Ｇｒａｙ  Ｈ．  Ｋａｗａｈａｒａ，  Ｄｏｎａｌｄ  Ｅ．  Ｊａｅｋｌｅ  Ｊｒ．，  Ｌａｕｒｉｅ  Ｗ．  Ｌａｒｓｓｏｎ，“Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ  ｏｆ  ａ  ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ  ｔａｎｋ  ａｓｓｅｍｂｌｙ”，ＡＩＡＡ  ２０００−３４４４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した非特許文献１の推薬タンク２は、タンク形状が上下対称であるため、姿勢制御等の加速度条件によっては、推薬４が一端側（図１では上端側）まで移動してしまうことがあった。そのため、一端側に移動した推薬４を他端側の排出口１４まで導く必要があり、タンクの一端側から排出口１４まで、推薬タンク２全体を貫くような大きな内部デバイス１６が必要であった。
【０００７】
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、無重力下において、推薬タンク全体を貫く内部デバイスを使用しなくても、推薬を他端に集められる推薬タンクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、推薬を内部に収納する中空の推薬タンクであって、
内部に中空部を有し中心軸に対し対称なテーパ形状の切頭円錐面と、
前記切頭円錐面の端部のうち前記中心軸に垂直な面による断面積が大きい一端に液密に連結する半球形状の大半球殻と、
前記端部のうちの他端に液密に連結する半球形状の小半球殻と、
小半球殻の前記中心軸上に設けられ推薬を排出する排出口と、を備える、ことを特徴とする推薬タンクが提供される。
【０００９】
また大半球殻又は小半球殻の前記中心軸に平行な面による断面形状は、半円、楕円、もしくはカッシーニ曲線で構成される。
【００１０】
また前記排出口の周辺に設けられ推薬を表面張力により捕捉し前記排出口へ導く内部デバイスを備える。
【００１１】
内部デバイスは、前記中心軸を中心に放射状に広がる複数の板であるデバイス板と、
前記中心軸を中心とする円筒面と該円筒面の両端とに複数の穴を有する中空円筒形の筒であるデバイス筒とを備え、
前記排出口が前記デバイス筒の内部で開口する。
【００１２】
また大半球殻の前記中心軸上に設けられ前記内部にガスを導入するガス導入口を備える。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明の推薬タンクによれば、推薬タンクが内部に中空部を有し中心軸に対し対称なテーパ形状の切頭円錐面と、前記切頭円錐面の端部のうち前記中心軸に垂直な面による断面積が大きい一端に液密に連結する半球形状の大半球殻と、前記端部のうちの他端に液密に連結する半球形状の小半球殻とを備え、小半球殻に排出口を有するので、無重力によってガスが中空部で、球形のガス溜まりになろうとした時に、大半球殻側と小半球殻側とで液面の半径が異なるため、表面張力の差が生じる。それにより、ガス溜まりを一端側へ移動させることができる。そのため、推薬がガス溜まりに押されて他端側に集まるため、推薬タンクの中空部の他端側のみに内部デバイスを設置するだけで、推薬を排出口に導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の推薬タンクの説明図である。
【図２】本発明の推薬タンクの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１６】
図２は、本発明の推薬タンク３０の説明図である。
本発明の推薬タンク３０は、無重力もしくは極低重力下で使用し、液状の推薬３２を内部に収納する中空の衛星用タンクである。また本発明の推薬タンク３０は、切頭円錐面３８、大半球殻４０、小半球殻４２、及び排出口４４を備える。
なお、推薬３２は、例えばヒドラジン、ＭＭＨ、四酸化二窒素、等が好ましい。また推薬３２は、その他の液体でもよい。
【００１７】
切頭円錐面３８は、内部に中空部３４を有し中心軸３６に対し対称なテーパ形状の側面である。切頭円錐面３８は、切頭円錐面３８の端部のうち中心軸３６に垂直な面による断面積が大きい一端５０（図２では上端）に大半球殻４０が連結され、端部のうちの他端５２に小半球殻４２が連結されている。
【００１８】
大半球殻４０は、半球形状のタンクの壁面であり、切頭円錐面３８に液密に連結している。
【００１９】
小半球殻４２は、端部のうちの他端５２（図２では下端）に液密に連結する半球形状のタンクの壁面である。
小半球殻４２の中心軸３６上には、排出口４４を備える。
【００２０】
なお、大半球殻４０又は小半球殻４２の中心軸３６に平行な面による断面形状は、半円、楕円、もしくはカッシーニ曲線で構成されることが好ましい。なお、カッシーニ曲線とは、方程式（ｘ２＋ｙ２）２−２ａ２（ｘ２−ｙ２）＝ｂ４−ａ４（ａ，ｂは正の定数）によって表わされる四次曲線をいう。
【００２１】
また、本発明の推薬タンク３０は、内部デバイス４６とガス導入口４８とを備える。
【００２２】
内部デバイス４６は、排出口４４の周辺に設けられ、表面張力により捕捉した推薬３２を排出口４４へ導く。つまり内部デバイス４６は、他端５２の側（小半球殻４２の側）のみに設けられている。
【００２３】
また内部デバイス４６は、中心軸３６を中心に放射状に広がる複数の板であるデバイス板４６ａと、中心軸３６を中心とする円筒面と該円筒面の両端とに複数の穴を有する中空円筒形の筒であるデバイス筒４６ｂとを備える。
デバイス筒４６ｂは、デバイス筒４６ｂの内部に入ったガスを逃がすための開口を有する。
なお、内部デバイス４６の形状は、これに限らず、その他の周知の形状でもよい。
【００２４】
排出口４４は、小半球殻４２の中心軸３６上に設けられ、推薬３２を排出する。
また排出口４４は、デバイス筒４６ｂの内部で開口する。
【００２５】
ガス導入口４８は、大半球殻４０の中心軸３６上に設けられ、推薬タンク３０の内部にガスを導入する。ガス導入口４８からガスを導入することにより、推薬３２をガスで押して、推薬３２を排出口４４に導くことができる。
ガス導入口４８から導入するガスは、窒素ガス、ヘリウムガス、代替フロン、等が好ましい。またガスは、その他の気体でもよい。
【００２６】
すなわち、表面張力をσ、ガス溜まり２０の大半球殻４０の側の半径をＲ１、ガス溜まり２０の小半球殻４２の側の半径をＲ２としたときに、無重力もしくは極低重力下で、液中に含まれる気泡（ガス溜まり２０）にかかる大半球殻４０の側の圧力ΔＰ１と小半球殻４２の側の圧力ΔＰ２とは、以下の数式（１）と（２）で示される。
ΔＰ１＝２δ／Ｒ１                                      ・・・（１）
ΔＰ２＝２δ／Ｒ２                                      ・・・（２）
【００２７】
ここで、Ｒ１＞Ｒ２であるため、ガス溜まり２０は、以下の数式（３）で示される圧力ΔＰ３の圧力差で小半球殻４２の側から大半球殻４０の側へ移動する。
ΔＰ３＝ΔＰ２−ΔＰ１＝２δ（１／Ｒ２−１／Ｒ１）      ・・・（３）
【００２８】
このように本発明の推薬タンク３０は、両端５０，５２に設けられた半球殻（大半球殻４０と小半球殻４２）の直径が異なり、側面がそれらの半球殻４０，４２を繋ぐテーパ形状に形成されている。
【００２９】
また無重力下もしくは極低重力下でガス溜まり２０が中空部３４で球形形状になろうとした時に、推薬３２は、表面積が最小限になる形に変形する。そこで、切頭円錐面３８の直径が両端５０，５２で異なるため、推薬３２の液面の半径Ｒ２，Ｒ１が大半球殻４０の側と小半球殻４２の側とで異なることとなり、表面張力の差が生じる。それにより、ガス溜まり２０を一端５０の側（大半球殻４０側）に移動させ、ガス溜まり２０に押された推薬３２を他端５２の側（小半球殻４２側）に集めることができる。
【００３０】
また、本発明の推薬タンク３０は、切頭円錐面３８のテーパを利用して推薬３２を他端５２の側（小半球殻４２側）に集めることができるため、他端５２の側の排出口４４の周囲に内部デバイス４６を設けるだけで、推薬３２を排出口４４に導くことができる。そのため、従来例のような、推薬タンク２の全体を貫くような大きな内部デバイス１６を必要としない。
【００３１】
上述した本発明の推薬タンク３０によれば、推薬タンク３０が内部に中空部３４を有し中心軸３６に対し対称なテーパ形状の切頭円錐面３８と、切頭円錐面３８の端部のうち中心軸３６に垂直な面による断面積が大きい一端５０に液密に連結する半球形状の大半球殻４０と、端部のうちの他端５２に液密に連結する半球形状の小半球殻４２とを備え、小半球殻４２に排出口４４を有するので、推薬タンク３０の全体の形状が大半球殻４０側から小半球殻４２側にかけてテーパ状に小さくなっている。無重力によって中空部３４に溜まったガスが球形のガス溜まり２０になる時に、一端５０の側（大半球殻４０の側）と他端５２の側（小半球殻４２の側）とで液面の半径Ｒ２，Ｒ１が異なるため、表面張力の差が生じる。それにより、ガス溜まり２０を一端５０の側へ移動させることができる。そのため、推薬３２がガス溜まり２０に押されて他端５２の側に集まるため、推薬タンク３０の中空部３４の他端５２の側のみに内部デバイス４６を設置するだけで、推薬３２を排出口４４に導くことができる。
【００３２】
なお本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３３】
２  推薬タンク、４  推薬、
６  中空部、１０  円筒面、
１２  半球殻、１４  排出口、
１６  内部デバイス、
１８  ガス、２０  ガス溜まり、
３０  推薬タンク、３２  推薬、
３４  中空部、３６  中心軸、
３８  切頭円錐面、
４０  大半球殻、４２  小半球殻、
４４  排出口、４６  内部デバイス、
４６ａ  デバイス板、４６ｂ  デバイス筒、
４８  ガス導入口、
５０  一端、５２  他端、
ΔＰ１，ΔＰ２  圧力、
δ  表面張力、
Ｒ１，Ｒ２  半径
【図１】
2014205471.tif 000003
【図２】
2014205471.tif 000004