| 研究概要 |
今年度は(1)大型膜面展開宇宙構造物の数学モデルの作成および数値計算によるモデルの検証,(2)減圧下における膜面の展開実験装置の製作および展開実験の実施,(3)相似則の検討,の3つを実施した.
まず,(1)に関しては,まず,中心に衛星本体を擁するスピン展開式ソーラーセイルの詳細な数学モデルを作成した.そのモデルでは,膜面同士の接触や衛星と膜面との接触を考慮に入れており,このモデルについて,研究代表者が開発した非線形弾性動力学解析ソフトウェア"NEDA"を用いて展開シミュレーションを実施し,接触・膜面の剛性・スピンレート・膜面半径が展開に及ぼす影響について定量的に評価した.また,汎用ソフトウェア"ABAQUS"を用いて,膜面の曲げ剛性を考慮したスピン展開のシミュレーションを行った.その結果,極めて数値不安定性が高く,従来の数値計算手法では膜面の展開シミュレーションは容易ではないことを再確認することとなった.ただし,折り目のバネ剛性が膜面の準静的な展開(遠心力を定常外力として与え,膜面自体の慣性力の変化を考慮しないモデル)におよぼす影響を評価することはできた.また,膜面をインフレータブルチューブにより展開するモデルも構築し,その展開特性を数値計算により評価した.
次に,(2)に関しては,外部からの信号入力により真空デシケータ内で膜面をスピン展開する装置を開発し,画像処理により,膜面の展開率等を定量的に求めた.
最後に,(3)に関しては,(2)の結果から,従来の大気中での試験とは異なり,理論によって予想された相似則がほぼ成り立つことを確認した.これにより,小規模な膜についてはこの相似則が有効であることを示した.
本研究の成果は,既に国際雑誌へ3件投稿し,そのうち2件は掲載可となり,掲載待ちの状態である.また,この他,国際会議に2件投稿しており,どちらも発表可となっている.
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