階層膜面モジュラー構造による宇宙構造物構築に関する研究

• 研究課題/領域番号: 23560958
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 名取 通弘 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00013722)
• 連携研究者: 山川 宏 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00097263) ; 勝又 暢久 室蘭工業大学, もの創造系領域, 助教 (60534948)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2012年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 宇宙構造物システム / 展開膜面構造 / 自動構築 / 能動結合要素 / 展開型膜面モジュール / 断続展開 / 振動特性 / 自動組み立てシステム

研究概要

単純な分離･回転･結合の機能を持つ能動結合部の考え方を導入して、展開機能を含む多数の均質なモジュールを自律分散的に移動させて所定の構造物システムを構築する分散型の構築方法を提示した。そのさい能動結合部の基本的機能を検証する概念モデルを設計試作し動作試験を行って、そのような宇宙構造物システム構築の基本的な考え方が十分実現可能であることを示した。またそれに適合するモジュールとして、展開ブームの自己展開力を利用した簡易な展開複合膜面構造を提案し、その展開特性をモデル実験およびシミュレーションにより明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Analysis of Dynamic Behaviour of Inflatable Booms in Zigzag and Modified Zigzag Folding Patterns (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Katsumata, M. C. Natori and H. Yamakawa
  • 雑誌名: Acta Astronautica 巻: 93 ページ: 45-54
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deployment Characteristics of Braid Coated Bi-Convex Tape and Bi-SMA Convex Tape Booms for Deployable Membrane Structures (2014)
  • 著者名/発表者名: Katsumata N., Kaimori M., Yamasaki M., Higuchi1 K., Natori M., and Yamakawa H.
  • 雑誌名: J. Mechanics Engineering and Automation 巻: Vol.4, No.1 ページ: 52-62
  • NAID: 120005767585
  • 査読あり
• [雑誌論文] IKAROSのセイル展開解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 白澤洋次, 宮崎康行, 奥泉信克, 坂本 啓, 森 治, 澤田弘崇, 古谷 寛, 松永三郎, 名取通弘, 津田雄一, 川口淳一郎
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会誌 巻: Vol.61, No.1 ページ: 14-21
  • 査読あり
• [雑誌論文] IKAROSのセイル展開ミッション (2012)
  • 著者名/発表者名: 澤田弘崇, 森治, 奥泉信克, 白澤洋次, 宮崎康行, 名取通弘, 坂本啓, 古谷寛, 松永三郎, 稲川慎一, 木村真一, 津田雄一
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会誌 巻: Vol.60, No.12 ページ: 429-437
  • 査読あり
• [学会発表] Stepwise Deployment of Membrane Structures with Rolled-up Booms : Experiments and Simulations (2014)
  • 著者名/発表者名: Okuizumi N., Katsumata N., Kobayashi H., Ikuta H., Yamazaki M., Ito Y., Natori M. C., and Yamakawa H.
  • 学会等名: AIAA Spacecraft Structures Conf., (SciTech2014)
  • 発表場所: National Harbor, Maryland, USA(IAA 2014-1039)
• [学会発表] Stepwise Deployment of Membrane Structures with Rolled-up Booms: Experiments and Simulations (2014)
  • 著者名/発表者名: Okuizumi, N., Katsumata, N., Kobayashi, H., Ikuta, H., Yamazaki, M., Ito, Y., Natori, M.C., and Yamakawa, H.
  • 学会等名: AIAA 2014-1039, AIAA Spacecraft Structures Conf., (SciTech2014)
  • 発表場所: National Harbor, Maryland, USA
• [学会発表] Study on Optimum Connecting Points of Boom-Membrane Structure as a Basic Model for Larger Lightweight Space Structure (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Torisaka1, Y. Sato, M. C. Natori, T. Akita, H. Yamakawa, N. Kobayashi
  • 学会等名: 24th Int'l. Conf. Adaptive Structures and Technologies
  • 発表場所: Aruba
• [学会発表] Origami-Based Membrane Storage and Deployment Technology for De-orbiting Satellites (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Sakamoto, H. Furuya , Y. Satou, M. C. Natori, A. Watanabe, N. Kawabata, R. Sakai, N. Okuizumi, O. Mori, Y. Shirasawa, M. Takai, N. Katsumata, A. Torisaka and R. Funase
  • 学会等名: 64th Int'l. Astronautical Congress
  • 発表場所: Beijing, China(IAC-13-B4.6A.4)
• [学会発表] Conceptual Model Study Using Origami for Space Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: M. C. Natori, N. Katsumata, H. Yamakawa, H. Sakamoto and N. Kishimoto
  • 学会等名: Proc. ASME 2013 Int'l. Design Engineering Technical Conf.
  • 発表場所: Portland, Oregon, USA(ASME DETC2013-13490)
• [学会発表] Wrapping Experiments of Piecewise Straight Fold Membrane for Large Solar Sail (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Satou, H. Furuya, H. Sakamoto, Y. Shirasawa, O. Mori, N. Okuizumi, M. C. Natori
  • 学会等名: 29th Int'l. Symp. Space Technology and Science
  • 発表場所: Nagoya, Japan(ISTS 2013-c-54)
• [学会発表] Model Study of Membrane Space Structures Based on a Stepwise Deployment Concept (2013)
  • 著者名/発表者名: Natori M. C., Katsumata N., Yamakawa H., Watanabe A., Kawabata N., Okuizumi N., Mori O., Shirasawa Y., Sakamoto H. and Furuya H.
  • 学会等名: 29th Int'l. Symp. Space Technology and Science
  • 発表場所: Nagoya, Japan(ISTS 2013-c-55)
• [学会発表] Numerical Simulation of Stepwise Deployment of Membrane Structure with Booms Using Multi-Particle Approximation Method (2013)
  • 著者名/発表者名: Okuizumi N., Ito Y., Natori M., Katsumata N., Yamakawa H.
  • 学会等名: 29th Int'l. Symp. Space Technology and Science
  • 発表場所: Nagoya, Japan(ISTS 2013-c-56)
• [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 and M. Okuma
  • 学会等名: 54th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conf.
  • 発表場所: Boston(AIAA 2013-1804)
• [学会発表] Deployable Membrane Structures with Rolled-up Booms and Their Deployment Characteristics (2013)
  • 著者名/発表者名: M. C. Natori, N. Katsumata, N. Okuizumi, A. Watanabe and H. Yamakawa
  • 学会等名: 54th AIAA/ASME/ASCE/ AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conf.
  • 発表場所: Boston(AIAA-2013-1596)
• [学会発表] Deployable Membrane Structures with Rolled-up Booms and Their Deployment Characteristics (2013)
  • 著者名/発表者名: M.C. Natori, N. Katsumata, N. Okuizumi, A. Watanabe and H. Yamakawa
  • 学会等名: AIAA-2013-1596, 54th AIAA/ASME/ASCE/ AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conf
  • 発表場所: Boston, 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: H. Sakamoto, S. Kadonishi, Y. Satou, H. Furuya, Y. Shirasawa, N. Okuizumi, O. Mori, H. Sawada, J. Matsumoto, M.C. Natori, Y. Miyazaki and M. Okuma
  • 学会等名: AIAA 2013-1804, 54th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conf.
  • 発表場所: Boston, USA
• [学会発表] Numerical Simulation of Stepwise Deployment of Membrane Structure with Booms Using Multi-Particle Approximation Method (2013)
  • 著者名/発表者名: Okuizumi, N., Ito, Y., Natori, M., Katsumata, N., Yamakawa, H.
  • 学会等名: ISTS 2013-c-56, 29th Int’l. Symp. Space Technology and Science
  • 発表場所: Nagoya, Japan
• [学会発表] Model Study of Membrane Space Structures Based on a Stepwise Deployment Concept (2013)
  • 著者名/発表者名: Natori, M.C., Katsumata, N., Yamakawa, H., Watanabe, A., Kawabata, N., Okuizumi, N., Mori, O., Shirasawa, Y., Sakamoto, H. and Furuya, H.
  • 学会等名: ISTS 2013-c-55, 29th Int’l. Symp. Space Technology and Science
  • 発表場所: Nagoya, Japan
• [学会発表] Wrapping Experiments of Piecewise Straight Fold Membrane for Large Solar Sail (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Satou, H. Furuya, H. Sakamoto, Y. Shirasawa, O. Mori, N. Okuizumi, M.C. Natori
  • 学会等名: ISTS 2013-c-54, 29th Int’l. Symp. Space Technology and Science
  • 発表場所: Nagoya, Japan
• [学会発表] Conceptual Model Study Using Origami for Space Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: M.C. Natori, N. Katsumata, H. Yamakawa, H. Sakamoto and N. Kishimoto
  • 学会等名: ASME DETC2013-13490, Proc. ASME 2013 Int’l. Design Engineering Technical Conf.
  • 発表場所: Portland, Oregon, USA
• [学会発表] Origami-Based Membrane Storage and Deployment Technology for De-orbiting Satellites (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Sakamoto, H. Furuya , Y. Satou, M.C. Natori, A. Watanabe, N. Kawabata, R. Sakai, N. Okuizumi, O. Mori, Y. Shirasawa, M. Takai, N. Katsumata, A. Torisaka and R. Funase
  • 学会等名: IAC-13-B4.6A.4, 64th Int’l. Astronautical Congress
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] Study on Optimum Connecting Points of Boom-Membrane Structure as a Basic Model for Larger Lightweight Space Structure (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Torisaka1, Y. Sato, M.C. Natori, T. Akita, H. Yamakawa, N. Kobayashi
  • 学会等名: 24th Int’l. Conf. Adaptive Structures and Technologies
  • 発表場所: Aruba
• [学会発表] Deployment Characteristics of Braided Coated Bi-Convex Tape Booms Partly Used SMA for Deployable Membrane Structures (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Katsumata, M. Kaimori, K. Higuchi, M.C. Natori and H. Yamakawa
  • 学会等名: 24th Int’l. Conf. Adaptive Structures and Technologies
  • 発表場所: Aruba
• [学会発表] 有限要素解析による膜面展開用シリンドリカルブームの復元力の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤泰貴, 古谷寛, 坂本啓, 名取通弘, 渡邊秋人
  • 学会等名: 第22回スペースエンジニヤリングコンファレンス (SEC’13-C04), 日本機械学会
  • 発表場所: 東京都千代田区
• [学会発表] ブーム・膜一体巻きつけ 型の展開膜宇宙構造物の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂本啓, 古谷寛, 佐藤泰貴, 名取通弘
  • 学会等名: No. P08, 第22回スペース・エンジニアリン グ・コンファレンス(SEC'13)
  • 発表場所: 東京都千代田区
• [学会発表] 組紐被服ブームからなる膜面宇宙構造物の展開実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山崎雅宣，友松秀樹，田代真樹，勝又暢久，名取通弘，山川宏
  • 学会等名: 第55回構造強度に関する講演会, 3A03, 日本航空宇宙学会･日本機械学会
  • 発表場所: 室蘭
• [学会発表] Dynamic Behavior Analysis of Inflatable Booms in Zigzag and Modified Zigzag Folding Patterns (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Katsumata, M. C. Natori and H. Yamakawa
  • 学会等名: 63rd Int'l. Astronautical Congress
  • 発表場所: Naples, Italy(IAC-12-C2.3.11)
  • 年月日: 2012-10-11
• [学会発表] Stepwise Deployment of Membrane Space Structures Rolled-up Together with Support Booms (2012)
  • 著者名/発表者名: M. C. Natori, H. Hori , K. Sawai, N. Okuizumi and H. Yamakawa
  • 学会等名: 63rd Int'l. Astronautical Congress
  • 発表場所: Naples, Italy(IAC-12-C2.2.9)
  • 年月日: 2012-10-11
• [学会発表] Stiffness Characteristics of Membrane Space Structures Supported by Booms (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Tamaru, T. Akita, M. C. Natori and H. Yamakawa
  • 学会等名: Proc. ASME 2012 Int'l. Mechanical Engineering Congress & Exposition
  • 発表場所: Houston, Texas, USA(ASME IMECE2012-88254)
• [学会発表] Experimental and Theoretical Evaluations on Deployment Behavior of Inflatable Boom Elements (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Katsumata, M. C. Natori and H. Yamakawa
  • 学会等名: 53rd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii(AIAA-2012-1582)
• [学会発表] Structure Concept of Solar Sail Spacecraft and Their Deployment Characteristic (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Hori, N. Okuizumi, M. C. Natori and H. Yamakawa
  • 学会等名: 22nd Int'l. Conf. Adaptive Structures and Technologies
  • 発表場所: Corfu, Greece(ICAST2011 #27)
• [学会発表] Folding and Deployment Analyses of Inflatable Structures (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Katsumata, M. C. Natori and H. Yamakawa
  • 学会等名: 28th Int'l. Symp. Space Technology and Science
  • 発表場所: Okinawa, Japan(ISTS 2011-c-31)
• [学会発表] Evaluation of Solar Power Sail Deployment Mechanism of IKAROS (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sawada, O. Mori, N. Okuizumi, Y. Shirasawa, Y. Miyazaki, M. Natori, S. Matunaga, H. Furuya and H. Sakamoto
  • 学会等名: 28th Int'l. Symp. Space Technology and Science
  • 発表場所: Okinawa, Japan(ISTS 2011-o-4-04v)
• [学会発表] 自然物および人工物の形態変化についての考察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 名取 通弘，岸本 直子，野村 周平，山川 宏
  • 学会等名: 第53回構造強度に関する講演会, JSASS/JSME
  • 発表場所: 秋田
• [学会発表] 膜面ダイナミクスのデータ同化に関する一考察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 秋田 剛，奥泉 信克，名取 通弘，高木 亮治，嶋 英志
  • 学会等名: 第53回構造強度に関する講演会, JSASS/JSME
  • 発表場所: 秋田
• [学会発表] Experimental and Theoretical Analyses on Deployment Behavior of Inflatable Tube Elements (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Katsumata, M.C. Natori, and H. Yamakawa
  • 学会等名: ICAST2011 #046, 22nd Int’l. Conf. Adaptive Structures and Technologies
  • 発表場所: Corfu, Greece
• [学会発表] Structure Concept of Solar Sail Spacecraft and Their Deployment Characteristic (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Hori, N. Okuizumi, M.C. Natori, and H. Yamakawa
  • 学会等名: ICAST2011 #027, 22nd Int’l. Conf. Adaptive Structures and Technologies
  • 発表場所: Corfu, Greece
• [学会発表] Optimization of Space Structure Modules Composed of Booms and Membranes (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Tamaru, T. Akita, M.C. Natori, and H. Yamakawa
  • 学会等名: ICAST2011 #045, 22nd Int’l. Conf. Adaptive Structures and Technologies
  • 発表場所: Corfu, Greece
• [学会発表] 形状記憶合金の宇宙構造物への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 名取 通弘
  • 学会等名: 第4回形状記憶合金に関するシンポジウム, 形状記憶合金協会(招待講演)
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 膜面とブームを有する宇宙構造物の構造最適化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田丸 晴香，秋田 剛，名取 通弘，山川 宏
  • 学会等名: 第55回宇宙科学技術連合講演会 3A08
  • 発表場所: 松山
• [学会発表] Folding Patterns of Planar Gossamer Space Structures Consisting of Membranes and Booms
  • 著者名/発表者名: H. Sakamoto, M. C. Natori, S. Kadonishi and M. Okuma
  • 学会等名: 23rd Int'l. Conf. Adaptive Structures and Technologies, October
  • 発表場所: Nanjing, China(ICAST2012 #63)
• [学会発表] 円筒CFRPブームを用いた巻き付け型展 開膜構造の検討
  • 著者名/発表者名: 古谷寛, 佐藤泰貴, 坂本啓, 名取通
  • 学会等名: No. A4, 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
• [学会発表] 多粒子法による膜面構造物の展開解析
  • 著者名/発表者名: 伊東有希，奥泉信克，名取通弘，山川宏，勝又暢久
  • 学会等名: 第56回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 大分
• [学会発表] 断続展開可能な膜面構造の展開ブーム特性に関する実験的検討
  • 著者名/発表者名: 勝又暢久，田代真樹，友松秀樹，山崎雅宣，名取通弘, 山川宏,渡邊秋人, 川端信義
  • 学会等名: 第56回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 大分
• [学会発表] Stiffness Characteristics of Membrane Space Structures Supported by Booms
  • 著者名/発表者名: Haruka Tamaru, Takeshi Akita, N.C. Natori, Hiroshi Yamakawa
  • 学会等名: ASME 2012 International Mechanical Engineering Congress & Exposition
  • 発表場所: Houston, U.S.A
• [学会発表] 膜面宇宙構造物の断続展開方式とその概念モデル実験
  • 著者名/発表者名: 名取通弘、澤井健、山川宏
  • 学会等名: 第54回構造高度に関する講演会
  • 発表場所: 熊本
• [学会発表] 多粒子近似法による膜面宇宙構造物の断続展開解析
  • 著者名/発表者名: 堀英明、奥泉信克、名取通弘
  • 学会等名: 第54回構造高度に関する講演会
  • 発表場所: 熊本
• [学会発表] 折り目部の応力状態を考慮したインフレータブルブームの展開解析
  • 著者名/発表者名: 勝又暢久、名取通弘、山川宏
  • 学会等名: 第54回構造高度に関する講演会
  • 発表場所: 熊本
• [学会発表] Experimental and Theoretical Evaluations on Deployment Behavior of Inflatable Boom Elements
  • 著者名/発表者名: N. Katsumata, M. Natori, H. Yamakawa
  • 学会等名: AIAA-2012-1582, 53st IAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials (SDM) Conf.
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii
• [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, 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
• [学会発表] Stepwise Deployment of Membrane Space Structures Rolled-up Together with Support Booms
  • 著者名/発表者名: M.C. Natori, H. Hori, K. Sawai, N. Okuizumi and H. Yamakawa
  • 学会等名: IAC-12-C2.2.9, 63rd Int’l. Astronautical Congress
  • 発表場所: Naples, Italy
• [学会発表] Dynamic Behavior Analysis of Inflatable Booms in Zigzag and Modified Zigzag Folding Patterns
  • 著者名/発表者名: Nobuhisa Katsumata, M.C. Natori and Hiroshi Yamakawa
  • 学会等名: 63rd International Astronautical Congress (IAC2012), IAC-10.C2.3.11
  • 発表場所: Naples, Italy
• [学会発表] Folding Patterns of Planar Gossamer Space Structures Consisting of Membranes and Booms
  • 著者名/発表者名: Hiraku Sakamoto, M.C. Natori, Shogo Kadonishi and Masaaki Okuma
  • 学会等名: ICAST2012 #63, 23rd International Conf. Adaptive Structures and Technologies
  • 発表場所: Nanjing, China
• [学会発表] ブーム付膜面宇宙構造物モデルの振動実験
  • 著者名/発表者名: 勝又暢久, 田代直樹, 友松秀樹, 山崎雅宣, 名取通弘, 山川宏
  • 学会等名: 第21 回スペース･エンジニアリング･コンファレンス, 日本機械学会
  • 発表場所: 飛鳥, 奈良
• [学会発表] ブーム剛性の変化を考慮した多粒子法による膜面構造物の展開解析
  • 著者名/発表者名: 伊藤有希, 奥泉信克, 名取通弘, 山川宏, 勝又暢久
  • 学会等名: 第21 回スペース･エンジニアリング･コンファレンス, 日本機械学会
  • 発表場所: 飛鳥, 奈良