2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of aerodynamic bearings supported by elastic structure with snap-through buckling for high speed turbomachines
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18K03920
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| Research Institution | Daido University |
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Principal Investigator |
杣谷 啓 大同大学, 工学部, 准教授 (70581429)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 弾性支持 / 動的特性 / 飛越座屈 / 動圧空気軸受 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超小型・超高速ターボ機械に対応する空気軸受には摩擦によるダンピングを有する弾性支持構造が使用される。しかし、最も超小型軽量の機械が求められる宇宙産業機器では打ち上げやロケット分離時に極めて強い衝撃・振動がかかるために摩擦部が固着してしまう恐れがある。そこで本研究では、宇宙産業機器用軸受にも利用可能な弾性支持構造として、摩擦に代えて飛越座屈現象を利用した構造体を弾性支持軸受に適用することを提案した。そして、飛越座屈現象を利用した構造体の特性を明らかにするとともに各種軸受特性を実験的・数値的に明らかとすることで、提案する構造体の有用性を明らかとすると同時に設計指針を得ることを目的としている。2019年度では、想定していた飛越座屈を利用した構造体は加工上の問題から飛越座屈による変位を数百um以下にすることが困難であることが明らかとなったため、弾性支持軸受にて想定される数～数十umの振動に対応させた新構造の考案および数値的検討を行った。新構造は飛越座屈が起こりダンピングを与える曲がり梁（飛越座屈部）と変位拡大を担う曲がり梁（変位拡大部）の二つの梁により成る。数値的検討の結果、新構造の飛越座屈による変位量は旧構造の15％程度まで抑えられることが明らかとなった。また、飛越座屈部と変位拡大部の曲がり梁の厚さの比が0.62よりも大きくなると飛越座屈が起きる前に変位拡大部が座屈することもわかった。そのほか、製造方法として抵抗式溶接を用いたアディティブ加工を用いることを考え、実験的に検討も行っており、実験的検討を進めるための新構造の製作に着手するとともに弾性支持軸受の設計・加工も開始している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
理由としては以下の二点があげられる。
①弾性支持軸受に対応させるために新構造を提案したことから①変位―負荷特性と②周波数応答特性の実験的検討を再度行う必要が出てきたため。
②感染症拡大阻止の観点から加工業者の対応が大幅に遅れており、試作が思うように進んでいないため。
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| Strategy for Future Research Activity |
①新構造を速やかに製作し、基本特性（変位―負荷特性、動剛性、減衰係数）を実験的に明らかにする。さらに衝撃耐久性試験も行う。
②比較対象となる摩擦によるダンピング性能を有する弾性支持軸受を製作する。
③高速安定性実験を行う。
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| Causes of Carryover |
（理由）感染症拡大に伴って発表予定の研究発表講演会が中止になったことにより、旅費および講演会費が使用されなかったため。
（利用計画）繰り越された研究費は、2020年度請求分と合わせて次年度の講演会発表または論文投稿に使用する予定である。
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