[jamsat-bb:7963] 翻訳添削依頼-ホイールの件(1/2)

[Yoshihiro Imaishi <imaishi@aa.mbn.or.jp>]

JF6BCC 今石です。

  遅々として進まない AO-40 の「磁気浮上式モーメンタムホイール」の
記事の訳文ですが、とりあえずできている部分だけ書きますので、識者
の方の添削を期待します。

No.1 表題〜１章
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> Development of a Magnetic-Bearing Momentum Wheel for the AMSAT Phase
> 3-D Small Satellite
AMSAT Phase 3-D 衛星に使用するための
磁気浮上式モーメンタムホイールの開発

> Michael SCHARFE (DK7UX)*, Karl MEINZER (DJ4ZC)*, Ralf ZIMMERMANN (DL1FDT)** 
Michael SCHARFE (DK7UX)  - AMSAT-DL
Karl MEINZER (DJ4ZC)     - AMSAT-DL
Ralf ZIMMERMANN (DL1FDT) - ダルムスタット工科大学電子機械科

  ※AMSAT-DL : Holderstrauch 10, D-35041 Marburg, Germany 
  ※Technical University of Darmstadt, Institute for Electro-Mechanical
    Constructions, Merckstr. 25, D-64283 Darmstadt, Germany 

> Presented at the International Symposium on Small Satellites,
> Annecy, France 1996 
1996年、フランスの Annecy での小型衛星に関する国際会議で発表。

> ABSTRACT - The need for three-axis stabilisation of the Phase 3-D
> amateur radio small satellite led to the development of three
> magnetic-bearing momentum wheels. The main objectives for developing
> these wheels are low friction and a long lifetime. No lubrication is
> required and high momentum storage can be achieved through high
> rotational speeds. Moreover, the wheels will be operated in a
> momentum-bias mode, adding dynamic stiffness to the spacecraft against
> disturbing forces. 
要約 - アマチュア無線用の Phase 3-D 小型衛星における３軸姿勢制御の要求から、
磁気浮上型モーメンタムホイールを開発した。主な開発目標は回転体の低摩擦化と長
寿命化。高回転時の潤滑機構の不要化と大運動エネルギーの保存が達成できる。その
上、これらの回転体は、外部要因の不安定な力に抵抗する安定性を衛星に与える、モ
ーメンタム・バイアスモードで運用される。
それぞれの回転体は、毎分3000回転時に15Nmsの運動量保存能力を有する。回転体の
機械的に単純な構造は、既存のボール・ベアリング支持のモーメンタム・ホイールと
コストと物理的特性の面で優れている。
回転体は、コンピュータ制御の回路による、ブラシレス直流モータ２軸の磁気浮上型
ベアリングで構成される。この論文は、回転体の設計の基本方針と、磁気電界効果シ
ミュレーションの結果の提示と実際の測定結果について述べる。

> Contents
> 1 INTRODUCTION 
> 2 THE MAGNETIC BEARING 
>   2.1 Design Principles and Technologies 
>   2.2 The Magnetic Finite-Element Simulation 
>   2.3 Control Engineering Aspects 
> 3 THE MOTOR ASSEMBLY 
> 4 PERFORMANCE OF THE WHEEL 
> 5 CONCLUSION 
> 6 ACKNOWLEDGEMENTS 
> 7 REFERENCES 
目次
1. はじめに
2. 磁気浮上型ベアリング
  2.1 設計の基本方針と技術
  2.2 磁気 Finite-Element シミュレーション
  2.3 制御する技術
3. モーター装置
4. 回転体の性能
5. 結論
6. 評価
7. 参考資料

> 1 INTRODUCTION
1. はじめに

> Momentum wheels are frequently used for 3-axis attitude control on
> satellites, allowing the spacecraft to point its antennas at the Earth
> and the solar generator at the sun. For the AMSAT Phase 3-D mission,
> three momentum wheels will operate in a momentum bias mode at a nominal
> speed of 1000 rpm, giving the satellite dynamic stiffness. Changing wheel
> speeds can both reorient the spacecraft and compensate for disturbing
> forces such as solar pressure.
モーメンタム・ホイールは、衛星に搭載したアンテナを地球に向け、太陽電池を太陽
に向けることを可能にするための、３軸姿勢制御によく用いられている。AMSAT の
Phase 3-D 計画においては、３つの回転体は、衛星に安定性を与えるため、毎分1000
回転のモーメンタム・バイアス・モードで運用される。回転速度の変更によって、衛
星の姿勢変更と、太陽風などによる外部からの力による不安定さを補償する。

> The momentum of the wheels has to be dumped at a speed of 3000 rpm,
> which is achieved by generating an external torque at the perigee of
> the satellite orbit at a height of 4000 km. This is done with
> magnetorquers operating in the Earth magnetic field. A detailed
> description of the AMSAT Phase 3-D mission is given in [1]. 
回転体の運動量は、高度 4,000km の衛星軌道の近地点での追加的なトルク発生を達
成する毎分3,000回転の速度によって、大きく低減される必要がある。
これは、地球磁気を利用するマグネトルキング時に併用される。
AMSAT Phase 3-D 衛星計画の詳細は参考資料[1]を参照のこと。

> Commercially available conventional ball-bearing momentum wheels for
> small satellites are not very attractive because ball-bearings inherently
> have a limited lifetime. Magnetic-bearing momentum wheels are not
> available with all the properties required for the intended mission.
> Therefore, the development of three suitable wheels with magnetic
> bearings at reasonable cost was initiated. 
商用目的で使用される、小型衛星向けのボール・ベアリング式のモーメンタムホイー
ルは、ボール・ベアリングの持つ低寿命特性から好ましくない。この計画で用いよう
とする磁気浮上式のベアリングは市販品が存在しない。このことから、磁気浮上式ベ
アリングによる３つの低コストな回転体を開発することとした。

> Early developments in the area of magnetic bearings for momentum wheels
> were started in 1972 by Studer [2, 3]. Parallel developments in ESA were
> done by Robinson in 1981 [4, 5] and influenced the first magnetic-bearing
> wheels in space on the French SPOT satellite in 1986 [6]. Today, several
> manufacturers offer momentum wheels with magnetic bearings for larger
> platforms. To our knowledge, there are no such wheels for satellites
> under 400 kg available. 
磁気浮上型ベアリングの初期的な開発は、1972年に Studer によって開始された[2,3]。
ESAでも1981年に Robinson によって並行的に進められ[4,5]、1986年のフランスの
SPOT 衛星に最初の磁気浮上型ホイールが搭載されるに至った。今日、いくつかのメー
カーが磁気浮上型のモーメンタム・ホイールを製品化しているが、われわれのの知る
限り、400Kg以下の小型衛星用のものは存在しない。

> Magnetic bearings in space applications offer high reliability, show no
> wear or abrasion and can be used in a high-vacuum environment without
> the need for lubrication. They show no stiction and have very low
> rotational losses. They are not susceptible to temperature changes and
> should be less expensive to produce than conventional ball-bearings due
> to less demanding manufacturing tolerances. These properies are
> appreciated for satellite momentum wheels, which have to operate at
> high rotational speeds in a vacuum for long periods of time. 
宇宙空間での磁気浮上型ベアリングの採用は、高い信頼性と無磨耗特性を提供し、真
空の環境で潤滑機構を不要にできる。回転の不適切なひっかかりも無く、回転ロスも
発生しない。温度変化にもほとんど影響されず、既存のボール・ベアリング式に比べ、
製造に要する工程を削減でき低コストが実現される。真空中での高回転と長寿命を必
要とされる、衛星用モーメンタム・ホイールとして適当な特性を持っている。
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  ２章に続きます。

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Yoshihiro Imaishi 今石良寛 - 福岡県北九州市
JF6BCC, KH2GR (ex. T88J, T88IY, V63BP)
jf6bcc@jarl.com or jf6bcc@jamsat.or.jp
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