2019 Fiscal Year Research-status Report
Research on simultaneous optimization method of radio wave and large membrane space structure to construct communication system
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18K04562
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
鳥阪 綾子 首都大学東京, システムデザイン研究科, 助教 (70449338)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮下 朋之 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20329080)
山川 宏 早稲田大学, 理工学術院, 名誉教授 (00097263)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 薄膜展開膜 / 平面アンテナの適応構造化 / SMP |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで弾塑性の定式化を用いた薄膜フィルムの面内外変形は1次元での表現に留まっていたが，これを板要素に拡張して二次元化した．その際，皺や折り目の判断には張力場理論によるWrinkle Intensityを用いた定義を導入し，折り目の位置とWrinkle Intensityの関係性を調査した．皺を解消するために必要なエネルギーが折り目を境にした２つの領域で等しくなる時に皺を最も減らすことができる事を明らかにした．これは研究の柱である「膜・ブーム展開後の形状制度の保持を目指した膜面構造に関する設計」の部分の成果として挙げられる．上述の条件を満足するように膜面システムを配置していくという設計指針を得た事になる．またもう一つの研究の柱である「複合的大型宇宙膜面構造物の設計法の提案」として，パネル構造である形状遷移型の観測衛星の最新形態に対し，マイクロ波の反射による全体ビームパターンの影響を調査した．実際の宇宙ミッションに，これまで着目されてこなかった構造―電波の相互作用に関する知見を与える事ができたという点は評価のできるポイントであると考える．また，このような構造が薄型化していく事を考えた時に，パッチアンテナの誘電体が質量のほとんどを占めるために，この部分の軽量化，および支持構造部である膜面の影響を受けにくくするためのアンテナじたいの適応構造化を考える必要性が浮上した．当初の予定ではなかったが最も質量を占める誘電体の軽量化と機能化を見据えたアンテナじたいの設計にフォーカスする必要性、および材料にも機能化を求めて国際連携による解決を模索するに至り，研究の幅を広げるという点で実りのある成果があったと考える．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度はキーポイントとなる技術を、宇宙ミッションに適用していく中で、新しく考えるべき技術課題が浮き彫りになった．SMA＋パッチアンテナによる電波特性および膜面構造特性の両立を目指す当初の予定とは異なるが，パッチアンテナじたいの電波―構造特性の両立を目指し，かつ当初はSMAに期待した適応構造性を，パッチアンテナじたいに取り込む事を考える方向性は全く無関係であるわけではない．これに取り組んだ上で，低周波数を対象とするSMAアンテナによるビーム成形性を考える事がアンテナ―構造の設計で踏むべき手順であると判断した．このように大型宇宙膜面構造の設計に関して必要となる技術に着実に取り組む筋道を得た事は歓迎すべき事であると考える．さらに国際専門家会議において，この潮流が見え始めている事と，関連の研究者たちとの議論によってこの必要性が認識されたことも,この研究の意義を固めるに足るものと考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き，構造変態およびワイヤレス通信による宇宙ミッションの多様性を実現するための軽量構造，つまり膜面の設計手法の確立を行う．次年度はアンテナじたいの誘電体配置問題と剛性配置問題の観点から構造特性およびアンテナ特性の同時最適設計の定式化を行う．また，SMPを用いる事によって適応構造化をはかる。さらにその製作手法の確立を行ったうえで解析および実験による比較検討を行う．
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| Causes of Carryover |
誘電体であるSMPの高精細な成型のためにレーザー焼結型３Dプリンタが必要となったが，国内で説明に記載のある材料以外の持ち込みを許容する箇所が無かったため，独自に簡易型のものを輸入する必要性が生じた．本年度で購入手続きが間に合わなかったため，次年度に持ち越した。
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