2011 Fiscal Year Annual Research Report
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21360421
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| Research Institution | 東京都市大学 |
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Principal Investigator |
目黒 在 東京都市大学, 工学部, 教授 (70513539)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古谷 寛 東京工業大学, 総合理工学研究科, 准教授 (00190166)
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| Keywords | 大型アンテナ / 展開宇宙構造 / アンテナ反射鏡 / ケーブルネットワーク構造 / メッシュアンテナ / 展開アンテナ / 軽量宇宙構造 / 軽量アンテナ |
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| Research Abstract |
本研究は,ケーブル構造で保持された金属メッシュで反射面を構成し,展開支持構造を持つアンテナ反射鏡面構造を対象に,さらなる軽量化ための新たな構造トポロジーを創出することによって,現在,衛星に搭載されている10m級大形アンテナ反射鏡面のさらなる開口径の拡大を実現することを目的としている.反射鏡の軽量化のために本研究では支持構造の変形の影響を受けにくいケーブル構造と,ケーブル構造の精度に大きく影響を与える支持構造の変形モードの抑制とを行い,展開支持構造とを一体で考慮することで最適化し,構造要素を極限まで減らすことを目指した.
本年度は,ハードウエアの試作によるケーブルネットワーク構造の特性評価,昨年度の方針に基づく支持構造の軽量化設計,階層モジュラー構造の概念に基づく大規模構造への拡張方法を中心に研究を進めた.その結果、
(1)アンテナ反射鏡面を構成するケーブル構造の安定性に関し、特にアンテナ反射鏡面の面積を支配する周辺えぐれ込に関し特性を明らかにし,また圧縮部材を部分的に挿入することで安定性が飛躍的に向上することを示した.
(2)軽量化に関しては,昨年度導入したホモロジー設計の概念に基づき,ケーブル構造を張力状態に維持するという制約条件で支持構造の質量を最小化する最適化プログラムをさらに改善し、強度を維持する条件でも数10%の軽量が可能であることを示した。トポロジーの再構成に関しては継続して検討している.
(3)また,大規模な構造を全体で試験評価しなくとも小規模な部分構造の評価で全体特性の評価が可能な構造を実現するために,階層モジュラー構造の概念を導入し,基本構造と全体構造との力学的な相似性を,平面構造と曲面構造についてそれぞれ示した.さらに,従来のモジュール構造と比較することで,本手法が有用であることを確認した.
以上によりこれまでに無い軽量かつ大型のアンテナ反射鏡面を構築する指針を得ることができた.
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