インフレータブル展開宇宙構造物のダイナミクス

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650897
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 宮崎 康行 日本大学, 理工学部, 講師 (30256812)
• Keywords: インフレータブル / 柔軟宇宙構造物 / 展開構造物 / ダイナミクス / 構造-流体連成問題

Research Abstract

次世代の大型構造物建築法の一つとして、袋状のものをガスで膨らませて展開するというインフレータブル膜構造が注目されている。インフレータブル構造物の実用化には構造物展開時のダイナミクスの予測技術が不可欠であるが、数値計算や実験による展開運動データは充分に得られていないのが現状である。例えば、インフレータブル構造はガス圧で膜を展開するという極めて単純な展開方式を用いており、展開の信頼性・再現性が高いとされてはいるが、ガス圧や膜の収納時の折り目が膜の展開運動に及ぼす影響の評価は数値計算・実験ともあまり行われていない。そこでまず、薄膜から成るインフレータブルチューブの展開運動を模擬する数値解析コードを開発し、ジグザグに折畳まれたインフレータブルチューブの微小重力下での展開挙動のシミュレーションを行った。この結果、チューブの弾性変形とインフレーションガスの圧力変化との連成により、チューブが振り子状の振動を行う場合があることを明らかにした。次に、数値解析結果の妥当性を検証するため、微小重力環境においてインフレータブルチューブの展開実験を行った。実験は北海道上砂川町にある(財)地下無重力実験センターJAMICにておこなった。この微小重力実験と数値解析とを比較することにより、本研究において開発した数値解析コードがインフレータブルチューブの微小重力下での展開挙動を模擬できることを示した。特に、チューブの折り目の剛性がチューブ全体の変形挙動に与える影響を数値解析で予測できることと、インフレーションガスとチューブの変形との連成メカニズムを明らかにしたことが本研究の重要な成果として挙げられる。また、チューブが自分自身と接触する場合の変形挙動の予測には不十分な点も確認されたため、解析コードの改善を行った。

Research Products

• [Publications] Yasuyuki Miyazaki: "Deployment Analysis of Inflatable Tube"Proc.22^<nd> Int.Symp.on Space Technology and Science. Vol.1. 525-530 (2000)
• [Publications] Yasuyuki Miyazaki: "A Finite Element Dynamics of Flexible Structures Undergoing Large Rotations"Advances in Computational Engineering & Sciences. Vol.1. 787-782 (2000)
• [Publications] Yasuyuki Miyazaki: "Deployment Analysis of Space Inflatable Tube"Advances in Computational Engineering & Sciences. Vol.1. 482-487 (2000)