2016 Fiscal Year Annual Research Report
Precise shape cotnrol of truss structure by artificial thermal expansion
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26420819
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
石村 康生 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (10333626)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 熱膨張 / 形状制御 / ポインティング / トラス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
トラス構造の熱変形による高精度形状制御を実施した．制御はトラス下端に配置した制御機構による．制御機構の構造としては，スチュワートプラットフォームをベースとした．通常，球ジョイントやユニバーサルジョイントによる関節部を弾性ヒンジとし，摺動部を廃した．これによりガタが無くなり高精度な制御精度の実現が狙える．ただし，大きな可動域を塑性に至ること無く実現する事が課題となる．可動域と発生応力を評価指標とした弾性ヒンジを含めた制御機構の構造設計を行った．
4mスケールの伸展トラスに対して，上記の制御機構を適用し，大気中での形状制御性能の実証を試みた．制御におけるセンサは，軌道上での利用を念頭に，外界センサでは無く，トラス構造体そのものに固定できる高精度変位計測装置を適用した．制御機構のトラス部材をヒーターによる熱膨張制御を行うことで，トラス構造のポインティング制御した．
4mスケールの伸展トラスのポインティングを50秒角以上の可動域を実現し，解析予測値と十分な精度で整合する実験結果を得た．応答速度としては，3分間＠50秒角より速い応答速度を実現した．加えて追従性の評価を行い，ポインティングを1秒角RMSの精度を実現することができた．さらに熱真空環境下での熱光学特性を評価し，数学モデルとの比較を行い，熱真空環境下での温度維持のための電力や応答速度がフィージブルであることが確かめられた．また，弾性ヒンジ部およびトラス部材の接触部の熱伝導特性が不定性が高く，これらの詳細なモデル化が今後の課題であることが判明した．
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