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磁気軸受

索引 磁気軸受

磁気軸受(じきじくうけ、magnetic bearing)とは、回転体を磁気浮上によって支持する軸受である。 磁気軸受は、特殊環境下における回転機(例えば、ターボ分子ポンプ、遠心圧縮機、電力貯蔵用フライホイールなど)に利用されている。 磁気軸受は磁気浮上による非接触支持を行うため、摩耗がない。 そのため、潤滑油が不要であり、軸受の寿命は半永久的である。 潤滑油を必要としないため、従来の軸受では困難であった真空環境や超低温環境での運転が可能となる。 しかし、高コストで従来の軸受に比べ大型であるため、実用化されている分野は限られている。 また、磁気軸受は宇宙環境での使用に有利であると考えられるが、信頼性の点から実用化が妨げられているようである。.

16 関係: じんだい姿勢制御弾道技術・航空力学研究所マグネット・コーティング (ガンダムシリーズ)モアテックフランスの宇宙開発フライホイール・バッテリーシュペルV-2ターボ分子ポンプ磁気浮上磁性磁性流体シール軸受V2ロケット欧州の宇宙開発水車発電機

じんだい

じんだい(磁気軸受フライホイール実験装置、Magnetic Bearing Flywheel Experimental System - MABES)は日本の人工衛星。磁気軸受フライホイール実験装置の無重量下での実験を行った。日本の人工衛星としては珍しい、旧NAL(航空宇宙技術研究所、現・JAXAの航空技術部門 他)による制作である。現在も軌道上にあり、その後の移管により、現在はJAXA所属である。 1986年8月13日、日本の宇宙機打上げでは初であったピギーバックの相乗りペイロードとして、本務衛星の「あじさい」と、もう1機の相乗りペイロードで日本のアマチュア無線組織によるアマチュア衛星(JAMSAT)の1号機である「ふじ1号」とともに、NASDAのH-Iロケット1号機の打上げで、種子島宇宙センターより打ち上げられた。 2段目に分離機構無しで取り付けられた、いわゆる「構体ペイロード」であった。二次電池を搭載していたが、太陽電池などの充電機構は持っておらず、所期の目的である磁気軸受フライホイール実験装置の無重量下での実験の後、システムはシャットダウンされ、運用は終了した。実験終了後の軌道の変更等は特に行わなかったため、(H-Iロケット1号機の2段目ともども)低軌道を2017年現在も周回している。 名前の由来は、本機の研究・開発・制作の主体であったNALの近所にある深大寺(じんだいじ)。.

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姿勢制御

姿勢制御(しせいせいぎょ)とは姿勢を制御すること。姿勢とはなんらかの物体がいかなる方向を向いているか、ということであり、一般にベクトルの組などで表される。ロボットなどでも多用される語だが、以下ではもっぱら宇宙機のそれについて説明する。.

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弾道技術・航空力学研究所

弾道技術・航空力学研究所(Laboratoire de recherches balistiques et aérodynamiques、LRBA)は1945年に DEFA (Direction des Etudes et Fabrications d'Armements)の配下に設立された推進システム関係の研究機関である。1946年の5月から9月にかけてフランスはこの目的のためにヴェルノンを拠点とするLRBAを創設してフランスでのロケット開発の先駆者であるジャン=ジャック・バールや後にアリアンのバイキングエンジンを開発する事になるハインツ・ブリュンゲルや磁気軸受を開発する事になる(Helmut Habermann)を含む30人のV2ロケットの開発に携わったドイツ人技術者達を招聘してフランスのロケットの開発に取り組んだ。1946年8月にこのグループは既に後にアリアンロケットへと発展する液体推進系の開発に着手していた。 LRBAの当初の任務はV2の改良であった。1946年から1949年にかけてドイツのフランスの占領地でドイツ人技術者達に開発を進めさせた ここでは2段階の計画が策定され、先ずはフランス国内でV2ロケットを量産と試験施設が必要で、そこでV2ロケットの発展型であるA8の開発と量産が予定された。1946年11月にアルジェリアのColomb-ベシャール近郊の施設がV2の飛行試験のために選定された。試験は順調に進むかに見えたが、1947年初頭にアメリカとソビエトがフランスが必要とした30機のV2の取得を阻み、そのため、アルジェリアで飛行試験を開始する事が出来なくなった。LRBAのドイツ人技術者達は4211計画の一環でフランスがA8の飛行試験を実施できるように開発を支援した。並行してジャン=ジャック・バールのチームは4212計画の一環として純粋なフランス製ロケットであるEA1941EA:推進装置の開発を進めた。1946年、バールは1000kmの距離に300kgの重量の弾頭を投射できる弾道ミサイルの試作機の開発を始めた。EOLEEngin fonctionnant à l'Oxygène Liquide et à l'Ether de pétrole:液体酸素石油エーテル推進エンジンと名づけられたロケットは、EA1941の経験を生かした全長11m、直径80cm、重量は4.3トンのロケットであった。1950年から52年にかけて台上試験が行われたが試験機が爆発し、石油はエチルアルコールに置き換えられるなど変更が加えられた。バールはその後、ロケットを21mの斜面から打ち出さなければ、離陸時の安定に十分な速度に達することができないと気づいた。 ドイツ人の技術者のチームが開発に取り組んだA8を基に計画されたシュペルV-2ロケットは外見こそV2ロケットに似ていたものの、推力は40トンに強化され、射程を700kmに向上させる計画で、戦略兵器として有効な推進剤はケロシンと常温でも貯蔵可能な硝酸を酸化剤として使用するものになった。開発は主に理論面と硝酸の取り扱いと推力40トンのエンジンのガス発生器の地上試験が実施されたが、予算を並行する2計画に投じることは出来ないという政府の判断により、試作機を製造するための予算は拠出されず、1948年にシュペルV2計画は中止され、4トンの推力の液体燃料エンジンを搭載し、高度100kmの弾道飛行中に60kgの科学装置を運ぶことを目標とした1/10縮尺の縮小版のヴェロニク/4213計画になった。 生粋のフランス人達で構成されたバールのチームの開発していたEOLEは開発が難航し、実際の打ち上げ試験も行われたが、問題の解決を見ないまま計画は1952年12月に停止し、液体燃料ロケットの開発も中断した。 一方、バールのチームと並行して開発を進めていたドイツ人の技術者のチームが開発を進めていたヴェロニクロケットは誘導システムを持たず、推進剤加圧システムにターボポンプがないなど簡素化が行われたものの、当初は不安定燃焼の問題に突き当たったが、1954年に解決を果たし、アルジェリア南部のアマギールから試験機の打ち上げが行われた。以後、こちらがフランスのロケット開発の主流になる。 その後、国際地球観測年の一環として上層大気の研究が行われることとなり、より強力なヴェロニクAVIが作られた。これは200kmの高度に装置類を投入することを目的とした。予算上の理由から初打ち上げは1959年3月7日に行われた。これは失敗だったものの3日後に行われた2号機は137kmの高度に達し、上層大気で風を測定する化学的実験を行うことができた。同型機は1959年から1969年までの間に48機打ち上げられ、81.5%の成功を記録した。続いてヴェロニクAGIが開発され、生き物への加速度や振動の影響を研究するために利用された。ヴェロニクAGIは高度365kmに到達している。 1950年代中盤になるとより強力なロケットの開発が始まり、長さ10m程度、質量5トン、硝酸・テレビン油を推進剤としての推力を持つヴェスタ、の推力を持つ、ディアマンを経てアリアンへと発展を遂げる。 1971年に防衛分野以外の組織がソシエテ・ユーロピーネ・デ・プロパルジオンに統合された。 2011年にヴェルノンの施設の閉鎖が決定されたが跡地の再開発は未定で土壌汚染の問題がある。.

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マグネット・コーティング (ガンダムシリーズ)

マグネット・コーティングは、アニメ『ガンダムシリーズ』に登場するモビルスーツ(架空の有人ロボット兵器)用の架空の技術。.

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モアテック

株式会社モアテックは、磁性流体シールの製造・販売を行う企業である。.

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フランスの宇宙開発

フランスの宇宙計画ではフランスにおける宇宙開発について述べる。 フランスでは民間用と軍用の活動の両方について宇宙開発を進めている。大きな契機となったのは大統領シャルル・ド・ゴールが独自の核投射戦力としてミサイルを欲したことであり、これによりフランスのロケット開発が加速され、1965年のディアマンロケットによる衛星打ち上げで世界で3番目に人工衛星の打ち上げ能力を保有する国家となった。 その後、米ソ宇宙開発競争の中欧州共同の開発計画が持ち上がり欧州ロケット開発機構(ELDO)、欧州宇宙研究機構(ESRO)に草創期から参加した。 現在も欧州の宇宙開発の中心的役割を担っており、欧州宇宙機関(ESA)への最大の資金拠出国となっている。.

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フライホイール・バッテリー

フライホイール・バッテリー(Flywheel-battery)とは、エネルギーの保存方法の1つであり、電気が持つエネルギーを一時的に回転運動の物理的エネルギーに変換することで保存しておき、後ほど電気が必要な時に回転運動から発電によって電気を得るものである。.

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シュペルV-2

ュペルV-2とは第二次世界大戦後にフランスでV2ロケットの開発に携わったドイツ人技術者達によってV2ロケットの発展型として開発が計画されたロケットである。.

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ターボ分子ポンプ

ターボ分子ポンプ(ターボぶんしポンプ、英語:turbomolecular pump、略称:TMP)は機械式真空ポンプの一種で、金属製のタービン翼を持った回転体であるロータが高速回転し、気体分子を弾き飛ばすことによりガスを排気するポンプである。JISではこのような排気方式を「運動量輸送式」の真空ポンプと呼んでいる。 ターボ分子ポンプは、1912年にドイツのW.ゲーデによって機械式高真空ポンプの起源となる分子ポンプが考案され、その後、同じくドイツのW.ベッカーが1955年にタービン翼を有するターボ分子ポンプ(TMP)を考案、これが1958年に商品化されたのが最初といわれる。 動作原理は、斜めに配置されたタービン翼を高速回転(数万rpmに達する)させて吸気から排気への通過確率(A)と排気から吸気への通過確率(B)に差をつける事で圧力差を発生させる。設計上の排気速度は(開口面積×11.6×A/(B×p))となる(pは圧力上昇分)。翼の角度と回転数(翼速度)をモンテカルロ法などで計算すると、翼角度大=排気速度大、圧縮比小。翼角度小=排気速度小、圧縮比大となってくる。到達圧力は 10-7Pa (10-10Torr)程度。 その原理から、気体分子に対する翼速度(翼速度比)によって排気速度が変化するため軽ガス(水素・ヘリウム)に対しては排気速度が低下する。動作圧力には制限があるため、普通はロータリーポンプを補助ポンプとして用い、1セットになっている。ポンプ使用中に圧力が高真空から低真空側へ急激に変化した場合、ポンプの破損に繋がる可能性がある。 TMPは良い真空が得られる手軽で便利なポンプである。ロータの支持方式としては、油潤滑式の玉軸受型とグリス潤滑式、磁気浮上型がある。 玉軸受けの油潤滑式は価格が手ごろな利点があるが、取り付け方向は一方向に限られる。グリス潤滑式は取り付け方向に制限が無い場合が多いが、玉軸受け寿命・グリス補給と保守面で課題も多い。 磁気浮上型は.

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磁気浮上

磁気浮上(じきふじょう、magnetic suspension)は、磁力のみによって物体を空中浮揚させる方法を指す。マグレブとも。重力に抗する力として電磁気力が用いられる。 いくつかの場合には、浮上のための力としては磁気浮上を用いるものの安定化のために微小な力を加える支持機構が用いられる。これは擬似磁気浮上(pseudo-levitation)と呼ばれる。 磁気浮上式鉄道、磁気軸受、商品展示などに用いられる。.

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磁性

物理学において、磁性(じせい、magnetism)とは、物質が原子あるいは原子よりも小さいレベルで磁場に反応する性質であり、他の物質に対して引力や斥力を及ぼす性質の一つである。磁気(じき)とも言う。.

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磁性流体シール

磁性流体シール(じせいりゅうたいシール、)は、磁性流体を使用した回転シールの一種である。磁性流体シールは永久磁石による非接触の磁気回路中に磁性流体を磁場により保持されることで、非接触のシールを形成している。.

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軸受

軸受(じくうけ)とは機械要素のひとつで、回転や往復運動する相手部品に接して荷重を受け、軸などを支持する部品である。日本では英語の"bearing"(bear.

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V2ロケット

V2ロケットは、第二次世界大戦中にドイツが開発した世界初の軍事用液体燃料ミサイルであり、弾道ミサイルである。宣伝大臣ヨーゼフ・ゲッベルスが命名した報復兵器第2号(Vergeltungswaffe 2)を指す。この兵器は大戦末期、主にイギリスとベルギーの目標に対し発射された(→発射映像)。以前より開発されていたアグリガット(Aggregat)シリーズのA4ロケットを転用・実用兵器化したものである。後にアメリカ合衆国でアポロ計画を主導したヴェルナー・フォン・ブラウンが計画に参加し設計を行ったことで知られる。.

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欧州の宇宙開発

アリアン5の実物大模型 欧州の宇宙開発は、1960年代初頭に欧州宇宙研究機構(ESRO)、欧州ロケット開発機構(ELDO)がそれぞれ設立され、ヨーロッパ ロケットが打ち上げられたが、全て失敗した。その経験を元に欧州ロケット開発機構は欧州宇宙研究機構(ESRO)と統合して欧州宇宙機関が設立され、アリアン1が1979年12月に打ち上げられた。その後、各国の協力で開発が進められる。その後、商業打ち上げに注力して現在では商業衛星の打ち上げで大きな市場占有率を占めるようになった。.

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水車発電機

水車発電機(すいしゃはつでんき、Water Turbine Generator, WTG)は、水車を原動機とした発電機。水車と発電機より構成される、一種のタービン発電機である。.

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