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2013 年度 実績報告書

皮膜に網をかぶせた長時間飛翔用スーパープレッシャー気球の開発

研究課題

研究課題/領域番号 24246138
研究機関独立行政法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

齋藤 芳隆  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (50300702)

研究分担者 秋田 大輔  東京大学, 生産技術研究所, 助教 (30435812)
後藤 健  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (40300701)
中篠 恭一  東海大学, 工学部, 准教授 (60408028)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード科学観測気球 / スーパープレッシャー気球 / 膜構造物 / 網 / 非線形有限要素法
研究概要

本研究の目的は、薄いポリエチレンフィルムに高張力繊維の網をかぶせる方法で、軽いスーパープレッシャー気球(SP気球)を具現化し、気球の長時間飛翔を可能にすることにある。このため、1.実験室内実験、小型気球の地上膨張試験、および、数値計算による形状、製作方法の最適化、2.ゼロプレッシャー気球(ZP気球)に吊り下げた飛翔による、飛翔時の特性評価、3.小型、中型と順次大型化させたシステムの飛翔試験による実証、を行なう。将来的には、ISAS/JAXAの気球プロジェクトの一環としてPIの科学実験へ適用すると共に、大型気球の開発を進める。本年度は、以下を行った。1. 昨年度判明した気球の極部の構造の問題点に対する対策を施した直径3mの気球を製作して飛翔性能試験を実施し、成層圏の低温環境下において、最大差圧6,230 Paに耐えることを実証し、改良の有効性を確認した。2.放球時にスプーラーとの干渉が懸念された網とフィルムとの結合方法の改良を行い、ミシンで縫い付ける方法を開発し、地上での要素試験により確認した。3.引き裂き機構と気球尾部構造との干渉を避けることができる尾部構造を検討し、その有効性を地上での要素試験によって確認した。4.気球製作時の網の取り扱いを容易にする網の改良を行った。5.来年度に飛翔試験を実施するため、体積5,000 m3の気球の開発を開始した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の予定では、本年度末に次年度飛翔用の気球を完成させる予定であったが、必要な要素技術の開発に予想以上に時間がかかり、開発の途中となっている。とはいえ、要素技術の開発はすでに完了しており、早急に気球の製作を行なうことで、十分挽回可能な状態にある。

今後の研究の推進方策

平成26年度には体積5,000 m3の気球を製作し、飛翔性能試験を実施する。この結果を踏まえ、体積30,000 m3の気球の開発を行なう。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] スーパープレッシャー気球とゼロプレッシャー気球を組み合わせたタンデム気球の開発II2014

    • 著者名/発表者名
      斎藤芳隆、他
    • 雑誌名

      宇宙航空研究開発機構研究開発報告

      巻: RR-13-011 ページ: 1-34

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 皮膜に網をかぶせた長時間飛翔用スーパープレッシャー気球の開発(BS13-04実験)2014

    • 著者名/発表者名
      斎藤芳隆、他
    • 雑誌名

      宇宙航空研究開発機構研究開発報告

      巻: RR-13-011 ページ: 35-60

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 皮膜に網をかぶせた長時間飛翔用スーパープレッシャー気球の開発2014

    • 著者名/発表者名
      斎藤芳隆、他
    • 雑誌名

      第14回宇宙科学シンポジウム集録

      巻: - ページ: -

  • [雑誌論文] 皮膜に網をかぶせた長時間飛翔用スーパープレッシャー気球の開発(BS13-04実験)2013

    • 著者名/発表者名
      斎藤芳隆、他
    • 雑誌名

      平成25年度大気球シンポジウム集録

      巻: - ページ: -

  • [雑誌論文] 高張力網を被せたパンプキン型気球の膨張時形状について2013

    • 著者名/発表者名
      古田良介、中篠恭一
    • 雑誌名

      平成25年度大気球シンポジウム集録

      巻: - ページ: -

  • [雑誌論文] DLT法を用いたスーパープレッシャー気球膨張形状の三次元形状測定2013

    • 著者名/発表者名
      古田良介、中篠恭一
    • 雑誌名

      第57回宇宙科学技術連合講演会集録

      巻: - ページ: -

  • [雑誌論文] 高張力網を被せたスーパープレッシャー気球の有限要素解析2013

    • 著者名/発表者名
      堂本航大、中篠恭一
    • 雑誌名

      第57回宇宙科学技術連合講演会集録

      巻: - ページ: -

  • [学会発表] 皮膜に網をかぶせた長時間飛翔用スーパープレッシャー気球の開発2014

    • 著者名/発表者名
      斎藤芳隆、他
    • 学会等名
      本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] 皮膜に網をかぶせた長時間飛翔用スーパープレッシャー気球の開発2014

    • 著者名/発表者名
      斎藤芳隆、他
    • 学会等名
      第14回宇宙科学シンポジウム
    • 発表場所
      宇宙航空研究開発機構相模原キャンパス
    • 年月日
      20140109-20140110
  • [学会発表] 皮膜に網をかぶせた長時間飛翔用スーパープレッシャー気球の開発(BS13-04実験)2013

    • 著者名/発表者名
      斎藤芳隆、他
    • 学会等名
      平成25年度大気球シンポジウム
    • 発表場所
      宇宙航空研究開発機構相模原キャンパス
    • 年月日
      20131114-20131115
  • [学会発表] 高張力網を被せたパンプキン型気球の膨張時形状について2013

    • 著者名/発表者名
      古田良介、中篠恭一
    • 学会等名
      平成25年度大気球シンポジウム
    • 発表場所
      宇宙航空研究開発機構相模原キャンパス
    • 年月日
      20131114-20131115
  • [学会発表] DLT法を用いたスーパープレッシャー気球膨張形状の三次元形状測定2013

    • 著者名/発表者名
      古田良介、中篠恭一
    • 学会等名
      第57回宇宙科学技術連合講演会
    • 発表場所
      米子コンベンションセンター
    • 年月日
      20131009-20131011
  • [学会発表] 高張力網を被せたスーパープレッシャー気球の有限要素解析2013

    • 著者名/発表者名
      堂本航大、中篠恭一
    • 学会等名
      第57回宇宙科学技術連合講演会
    • 発表場所
      米子コンベンションセンター
    • 年月日
      20131009-20131011
  • [学会発表] 科学実験用大気球の現状2013

    • 著者名/発表者名
      斎藤芳隆
    • 学会等名
      第16回南極エアロゾル研究会講演
    • 発表場所
      国立極地研究所
    • 年月日
      20130729-20130730

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公開日: 2015-05-28  

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