災害時の衛星通信ネットワークを確保するモジュール型展開アンテナの内力制御デザイン

灾害期间保障卫星通信网络安全的模块化可展开天线内力控制设计

基本信息

批准号：
17J00774
负责人：
庄司香織
金额：
$ 1.15万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J00774/
关键词：
大型宇宙構造物有限要素法熱変形解析熱変形補正 ETS-VIII

项目摘要

ミッション要求の高まりにより，宇宙構造物の大型化が求められている．他方，宇宙構造物が直面する課題の1つに，急激な温度変化が挙げられ，宇宙構造物が大型になるほどそこに生じる熱変形の影響も大きくなる可能性が高い．以上を踏まえ，複数の抑制手法を用いることによる熱変形補正効果を検証し，熱変形しにくい，または熱変形を補正しやすくなるような大型宇宙構造システムの設計指針の提案を目指すことを目的とする．昨年度に引き続き，アンテナの展開形状を保持するための2つのピン関節を導入した1モジュールの解析モデルを用いて，展開完了時の部材角度と熱変形補正の関係を検証した．また，現状設計を模擬した解析モデルを構築し，熱変形抑制がしやすい機構とするための工夫点を見出した．具体的には，モジュール内に配置される斜め部材の角度がわずかに上に凸となって展開が完了する場合に，モジュールの中央頂点が補正できることがわかった．さらに，アンテナ形状を保持する上で重要な部材（斜部材）の内力変動にも着目し，なるべくその変動が小さくなるよう，いくつかの抑制手法を検討した．具体的には，アンテナの収納・展開時に用いられる展開用バネを熱変形抑制機構として用いる場合に，軌道上での温度の変化速度まで考慮して展開用バネの位置を調整した．また，斜部材の断面を変更する（板厚・直径ともに小さくして剛性を低くする）と，斜部材の内力変動幅を小さく抑えながら熱変形抑制もできる見込みがあるとわかった．この結果から得られた知見を基に，14モジュールの解析モデルを作成し，熱変形抑制解析を実施し，その効果を確認した．ここまでの成果を逐次まとめて，第23回計算工学講演会（国内会議）およびWCCM 2018（国際会議）で発表するとともに，日本機械学会論文集へ投稿した．

由于任务的需求不断增长，因此需要空间结构的大小。另一方面，面对空间结构的任务之一是温度变化，空间结构越大，在那里发生热变形的效果就越大。基于上述目的，目的是通过使用多种抑制方法来验证热变形校正效果，并旨在为大型宇宙结构系统提出设计指南，这使得很难进行热变形或轻松纠正热变形。从去年开始，我们使用了一个模块分析模型，该模型引入了两个脚架接头来维持天线的形状，并验证了开发完成后成员补偿与热变形校正时的关系。此外，建立了模拟当前设计的分析模型，发现设备是一种可以轻松抑制热变形的机制。具体而言，发现将对角成员的角度略微凸出并且部署完成时，可以校正模块的中央峰。此外，我们集中于保持天线形状的重要成员（对角线成员）的内部强度波动，并检查了一些抑制方法，以便尽可能减少波动。具体而言，当天线的存储和部署过程中使用的发达弹簧用作热抑制机制时，考虑到轨道的温度变化速度，调整了弹簧的部署位置。此外，发现更改对角线成员的横截面（减小厚度和直径以降低刚度），并且可以预期可以抑制热变形，同时减少对角成员的内部力波动范围。根据从该结果获得的知识，创建了14个模块分析模型，实施了热变形抑制分析，并确认了效果。迄今为止的结果汇总在第23个化妆工程讲座（国内会议）和WCCM 2018（国际会议）上，并发布给日本机械学会协会。