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2013 年度 実施状況報告書

翅・葉の脈網構造の模倣による宇宙用インフレータブル構造の性能向上

研究課題

研究課題/領域番号 25630393
研究種目

挑戦的萌芽研究

研究機関首都大学東京

研究代表者

小島 広久  首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (50322350)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードインフレータブル構造物 / ボロノイ図 / フラクタル
研究概要

宇宙用インフレータブル構造物の展開の確実性向上,展開後の剛性向上に向け,昆虫や植物の脈網パターンを模擬するアルゴリズムを開発し,脈網ガス充填による新たなタイプの宇宙インフレータブル構造物を実現する技術の開発を目的とする.この目的達成のために,本年度は,以下の2つのことを行った.
①セミ・トンボの翅の展開を実際に観察し,折りパターンについて考察した.観察の結果,折りパターンは「ミウラ折り」の折り頂点部分が1つ,1次元方向の構造,扇子型構造,あるいは「ミウラ折り」そのものとなっていることが確認できた.またトンボの翅の後方の室の形状はボロノイ図に類似していることがわかった.
②脈網パターン模擬アルゴリズムの考察.トンボの翅の脈網パターンを模倣するアルゴリズムとして,再帰呼び出しによるフラクタルツリー構造と脈両側に母点を配置してボロノイ図を作成することで室形状を模倣するアルゴリズムを考えた.脈網ならびにボロノイ図の境界線は翅の外側には存在しないことから翅境界部分で打ち切る処理を施し,トンボの翅脈・室形状に類似したパターンを生成できることが確認できた.

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

H25年度に予定していた2つの項目 ①昆虫の翅・植物の葉の顕微鏡を用いた観察による物性値の測定,②脈網パターン・折り線パターン作成アルゴリズムの考案,についてそれぞれ順調に進んでいると考えられるため,おおむね順調に進展していると判断できる。

今後の研究の推進方策

①インフレータブル構造物の紙によるプロトタイプ作成
(1)作成したアルゴリズムでもって,脈網パターン・折り線パターンの図面を作成する.
(2)脈網内部構造を模倣したチューブ状の紙(ストローを包んでいる紙のようなもの)を作成し,脈網パターン状に紙の上に張付け,紙プロトタイプを作成する.その後,計算した折りパターンに従って紙を折り畳んだ後,チューブ状の紙の部分に空気を流し込み,紙が展開できるかどうかを確認する.
②カプトンインシュレータシートを用いたインフレータブル構造物の作成および展開性能評価
①と同様のことを,カプトンインシュレータシートで作成したインフレータブル構造物に対し行う.さらに,余力があれば真空チャンバー内で展開テストを実施し,性能評価する.

次年度の研究費の使用計画

学会発表・論文発表できるほど充実した研究成果をまとめるまでに至らなかったため,当初予定していた学会発表のための旅費を使用しなかったため。
実験装置の作成およびその結果の成果を学会発表するための旅費に充てる予定。

  • 研究成果

    (1件)

すべて 2013

すべて 学会発表 (1件)

  • [学会発表] 昆虫翅構造に学ぶ宇宙インフレータブル構造物の研究 第一報2013

    • 著者名/発表者名
      小島広久,菊地孝明
    • 学会等名
      第57回宇宙科学技術連合講演会
    • 発表場所
      米子
    • 年月日
      20131009-20131011

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公開日: 2015-05-28  

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