分散配置圧電フィルムによる展開膜面宇宙構造物の制御実験

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650961
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 古谷 寛 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (00190166)
• Keywords: 膜面構造 / 宇宙構造物 / 展開構造物 / 形状制御 / 圧電素子 / フィルム / 適応構造物 / 適応システム

Research Abstract

展開膜面宇宙構造物の実験モデルとして,展開膜面の折り目近傍に圧電フィルムを貼付けた一次元展開膜面実験モデルを製作し,展開膜面の静的制御について実験研究を実施した.形状変形に関して計測値と理論解析値との比較検討を行い,圧電フィルムによる形状制御特性を明らかにした.
1.展開膜面の折り目近傍に圧電フィルムを貼付けた一次元展開膜面実験モデルを製作するために,ポリイミドフィルムと圧電フィルムの接着条件ならびに接着剤の選定について検討を行った.この結果,高分子型熱硬化接着材を用いて専用ホットプレス装置による接着を行うことにより,均一な薄い接着層を得ることが出来,最も安定した接着を実現出来ることが明らかになった.また,最適な硬化温度条件を得ることができた.
2.折り目近傍に圧電フィルムを配置した一次元展開膜面モデルに対して,マイクロCCDカメラを用いて、一次元展開膜面モデルの圧電フィルムによる静的制御の変形効果を光学的に計測し,圧電フィルムの幾何形状,印加電圧,ならびに,展開膜面モデルに作用する展開力に対する基礎的な特性を明らかにした.この結果,期待する制御効果が得られることが示された.
3.圧電フィルムを貼付けた接着層を有さない展開膜面構造物の数学モデルに対して,無重力環境における理論解析にもとづく数値解析を行い,実験結果との比較検討を行った.この結果,展開力が大きい場合には理論解と実験値は,ほぼ一致する結果が得られた.しかしながら,小さい展開力になるにつれ,理論解析に比べて実験値は十分な制御量が得られなくなることが明らかになり,実験方法の検討ならびに理論解析への重力項の考慮の必要性が明らかになった.

Research Products

• [Publications] Yoko MIYAZAKI-KAWASAKI, Hiroshi FURUYA: "Static Shape Control of Membrane Structures By Piezoelectric Films Bonded Around Creases"CD-ROM Proc. 42nd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Material Conference, Gossamer Spacecraft Forum. 1-6 (2001)
• [Publications] 宮崎陽子, 古谷 寛: "無次元化折り目パラメータを用いた一次元展開膜面構造物の変形特性"第16回宇宙構造・材料シンポジウム. 214-217 (2000)
• [Publications] 十亀昭人, 斎藤潤, 古屋 寛: "3次元筒状展開構造物の試作と展開実験"日本航空宇宙学会、第17回宇宙ステーション講演会. 47-47 (2001)
• [Publications] 宮崎陽子, 古屋 寛: "折り目のついた一次元展開膜面の圧電フィルムによる形状制御"日本航空宇宙学会第43回構造強度に関する講演会. 129-132 (2001)