次世代宇宙ゴサマー構造のための設計探査法に関する研究

• 研究課題/領域番号: 22760623
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 坂本 啓 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (40516001)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2012年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2011年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2010年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 不確定性 / 宇宙工学 / 宇宙構造物 / 設計工学 / 設計支援 / 構造数値解析 / 膜構造 / 有限要素法 / 構造解析

研究概要

宇宙システムの概念設計の段階で，不確定性や制御系との連成を考慮して，設計者のために設計空間を可視化し，迅速な設計トレードオフ評価を補助するツールがあれば，性能･信頼性の高い宇宙膜・ケーブル構造（ゴサマー構造）システムの実現に貢献する．本研究では幾何学的非線形有限要素法を主に用い，そのような設計支援ツールの開発を目指した．具体的には以下の3つの例について，設計空間の可視化を可能にした．すなわち，(1) ソーラーセイルの一気展開制御，(2) 張力安定型リフレクタの形状推定，(3) ソーラーセイルの非同期展開，である．

研究成果

• [雑誌論文] Folding Patterns of Planar Gossamer Space Structures Consisting of Membranes and Booms (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Sakamoto, M. C. Natori, S. Kadonishi, Y. Satou, Y. Shirasawa, N. Okuizumi, O. Mori, H. Furuya, M. Okuma
  • 雑誌名: Acta Astronautica 巻: Vol.94, Issue 1 ページ: 34-41
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transient Dynamic Analysis of Gossamer Appendage Deployment Using Nonlinear Finite Element Method (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sakamoto, Y. Miyazaki, and O. Mori
  • 雑誌名: Journal of Spacecraft and Rockets 巻: Vol.48, No.5 ページ: 881-890
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design criteria for spin deployment of gossamer structures considering nutation dynamics (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Haraguchi, H.Sakamoto, Y.Shirasawa, O.Mori
  • 雑誌名: Proceedings of AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference 巻: (Online)
• [雑誌論文] 数値動解析に基づくIKAROSセイル膜の一気展開の制御則の構築 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂本啓, 原口大輔, 白澤洋次, 森治
  • 雑誌名: 宇宙科学技術連合講演会講演集 巻: (USB memory)
• [学会発表] ソーラーセイル膜における面外変形の剛性への影響評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西澤匡士, 坂本啓, 大熊政明, 奥泉信克, 白澤洋次, 森治, 古谷寛, 佐藤泰貴
  • 学会等名: 第29回宇宙構造・材料シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川県相模原市
  • 年月日: 2013-12-03
• [学会発表] 折り目剛性を考慮した宇宙膜構造の非対称展開挙動の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤剛志, 坂本啓, 新宅健吾, 大野剛, 松永三郎, 森治, 白澤洋次, 奥泉信克, 大熊政明
  • 学会等名: 第55回構造強度に関する講演会
  • 発表場所: 北海道室蘭市
  • 年月日: 2013-08-09
• [学会発表] Development of Repeatable Storage Method for a Large Solar Sail (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Sakamoto, S. Kadonishi, Y. Satou, H. Furuya, Y. Shirasawa, N. Okuizumi, O. Mori, H. Sawada, J. Matsumoto, Y. Miyazaki, M. Okuma
  • 学会等名: presented at the 29th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS)
  • 発表場所: Nagoya, Aichi, Japan
  • 年月日: 2013-06-06
• [学会発表] Evaluation of Crease Effects on Out-of-plane Stiffness of Solar Sails (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Nishizawa, H. Sakamoto, M. Okuma, H. Furuya, Y. Satou, N. Okuizumi, Y. Shirawasa, O. Mori
  • 学会等名: presented at the 29th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS)
  • 発表場所: Nagoya, Aichi, Japan
  • 年月日: 2013-06-06
• [学会発表] Repeatability of Stored Configuration of a Large Solar Sail with Non-negligible Thickness (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Sakamoto, S. Kadonishi, Y. Satou, H. Furuya, Y. Shirasawa, N. Okuizumi, O. Mori, H. Sawada, J. Matsumoto, M. C. Natori, Y. Miyazaki, M. Okuma
  • 学会等名: presented at 54th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Material Conference
  • 発表場所: Boston, MA, USA
• [学会発表] Finite-Element Model Updating for Highly Precise Tension-Stabilized Space Reflectors (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Sakamoto, N. Kogiso, H. Tanaka, K. Ishimura, and M. Okuma
  • 学会等名: presented at 53rd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Material Conference
  • 発表場所: Honolulu, HI, USA
• [学会発表] Repeatability of Stored Configuration of a Large Solar Sail with Non-negligible Thickness (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂本啓
  • 学会等名: 54th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Material Conference
  • 発表場所: Boston, MA, USA
• [学会発表] Evaluation of Crease Effects on Out-of-plane Stiffness of Solar Sails (2013)
  • 著者名/発表者名: 西澤匡士
  • 学会等名: 29th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS)
  • 発表場所: Nagoya, Aichi, Japan
• [学会発表] Development of Repeatable Storage Method for a Large Solar Sail (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂本啓
  • 学会等名: 29th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS)
  • 発表場所: Nagoya, Aichi, Japan
• [学会発表] 厚さを考慮したセイル膜の収納再現性について (2012)
  • 著者名/発表者名: 門西省吾, 坂本啓, 佐藤泰貴, 古谷寛, 白澤洋次, 奥泉信克, 森治, 澤田弘崇, 松本純, 名取通弘, 宮崎康行, 大熊政明
  • 学会等名: 第28回宇宙構造・材料シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川県相模原市
  • 年月日: 2012-12-04
• [学会発表] モデル更新による張力構造の高精度解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂本啓, 小木曽望, 田中宏明, 石村康生, 大熊政明
  • 学会等名: 第28回宇宙構造・材料シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川県相模原市
  • 年月日: 2012-12-04
• [学会発表] 厚さを考慮した平面膜の折り畳みについて (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂本啓, 名取通弘, 門西省吾, 大熊政明
  • 学会等名: 第54回構造強度に関する講演会
  • 発表場所: 熊本県熊本市
  • 年月日: 2012-08-01
• [学会発表] Folding Patterns of Planar Gossamer Space Structures Consisting of Membranes and Booms (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Sakamoto, M. C. Natori, S. Kadonishi, M. Okuma
  • 学会等名: 23rd International Conference on Adaptive Structures and Technologies
  • 発表場所: Nanjing, China
• [学会発表] Finite-Element Model Updating for Highly Precise Tension-Stabilized Space Reflectors (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiraku Sakamoto
  • 学会等名: 53rd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Material Conference
  • 発表場所: Honolulu, HI, USA
• [学会発表] Finite Element Model Updating for Tension-Stabilized Flexible Space Structures (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sakamoto, Y. Okada, and N. Kogiso
  • 学会等名: presented at the 28th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS)
  • 発表場所: Okinawa, Japan
  • 年月日: 2011-06-09
• [学会発表] 膜構造の展開挙動の有限要素解析とその妥当性確認 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂本啓, N. Ragosta, 大熊政明
  • 学会等名: 第55回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 愛媛県松山市
• [学会発表] A Spin-up Control Scheme for Contingency Deployment of the Sailcraft IKAROS (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sakamoto, Y. Shirasawa, H. Sawada, D. Haraguchi, and O. Mori
  • 学会等名: presented at the 52nd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Material Conference
  • 発表場所: Denver, CO, USA
• [学会発表] A Spin-up Control Scheme for Contingency Deployment of the Sailcraft IKAROS (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiraku Sakamoto
  • 学会等名: 52nd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Material Conference
  • 発表場所: Denver, CO, USA
• [学会発表] Finite Element Model Updating for Tension-Stabilized Flexible Space Structures (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiraku Sakamoto
  • 学会等名: 28th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: Okinawa, Japan
• [学会発表] 数値動解析に基づくIKAROSセイル膜の一気展開の制御則の構築 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂本啓, 原口大輔, 白澤洋次, 森治
  • 学会等名: 第54回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 静岡県静岡市
• [学会発表] Design criteria for spin deployment of gossamer structures considering nutation dynamics (2010)
  • 著者名/発表者名: D. Haraguchi, H. Sakamoto, Y. Shirasawa, and O. Mori
  • 学会等名: presented at AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference
  • 発表場所: Toronto, Ontario, Canada
• [学会発表] Design criteria for spin deployment of gossamer structures considering nutation dynamics (2010)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Haraguchi
  • 学会等名: AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference
  • 発表場所: Toronto, Ontario, Canada
• [学会発表] 厚さを考慮した平面膜の折り畳みについて
  • 著者名/発表者名: 坂本啓
  • 学会等名: 第54回構造強度に関する講演会
  • 発表場所: 熊本県熊本市
• [学会発表] 厚さを考慮したセイル膜の収納再現性について
  • 著者名/発表者名: 門西省吾
  • 学会等名: 第28回宇宙構造・材料シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川県相模原市
• [学会発表] モデル更新による張力構造の高精度解析
  • 著者名/発表者名: 坂本啓
  • 学会等名: 第28回宇宙構造・材料シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川県相模原市
• [学会発表] ソーラーセイル膜における面外変形の剛性への影響評価
  • 著者名/発表者名: 西澤匡士
  • 学会等名: 第29回宇宙構造・材料シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川県相模原市