Construction of Analysis and Design Theory for High Precision Gossamer Space Structure Systems and Its Experimental Verification

高精度游丝空间结构系统分析设计理论构建及实验验证

• 批准号: 21H04591
• 负责人: 宮崎 康行
• 金额: $ 27.37万
• 依托单位: Japan Aerospace EXploration Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04591/
• 关键词: ゴッサマー構造; 宇宙構造物システム; 展開構造; 高精度構造; 構造設計理論

研究計画に沿って，以下の通り実施し，成果を得た．【内容1：理論構築、解析コード開発】自己展開膜面トラス（SDMT）について，誤差に対する形状精度の感度解析コードを開発した．また，10m級オカルタを有する宇宙機の軌道上応答解析コードを開発し，外乱の影響を明らかにした．さらに，試作した軽量・高精度なCFRP伸展ブームの精度・剛性特性を明らかにし， 軌道上での精度を予測するための解析モデルを構築した．【内容2：実構造物への理論の適用，高精度化・高安定化】1m級軽量SDMTを試作し，数GHz帯アンテナに適用可能な精度を有することを確認した．また，磁力センサ用伸展マストへの適用を目標とした，軽量かつ中程度の剛性・精度を有するCFRP製伸展ブームの構造様式を明らかにし，伸展機構を開発した．そして，実験によりブームの剛性・精度を評価するとともに，得られた特性を構築した解析モデルが精度よく再現することを示した．さらに，このブームを用いたモーター伸展式トラスを試作し，展開を確認した．本研究では膜面上の配線用に巴形切り紙構造（以下，切り紙）と薄膜印刷回路（FPC）の導入を提案しているが，切り紙については力学モデルを作り，変形量と復元力の関係の推定手法を構築し，その推定結果が寸法誤差2%以下で実験と符合することを示した．また，FPCについては印刷方法を新たに6種考案し，試作したFPCの印刷の均一さ，切り紙による折り畳み性，内部抵抗，作成時間を評価し，結果として，市販のプリント基板と同程度の内部抵抗で，折り畳み可能なポリイミドFPCを，約30分で作成する方法を確立した．【内容3：要求と構造様式との関係の明示】上述の通り，内容1，2の成果をオカルタの解析や磁気センサ用伸展マストの開発に適用した．また，2025年度打ち上げ予定の小型SSPS技術実証衛星に搭載する展開膜面レクテナにSDMTが採用された．

The research plan is carried out along with the following measures, and the results are obtained. [Content 1: Theoretical construction, analysis and development] Self-developed film surface test (SDMT), error analysis and sensitivity analysis of shape accuracy. The 10-meter-level spacecraft has an on-orbit analysis of the spacecraft, and the impact of external disturbances is clear. In this paper, try to measure the accuracy of CFRP stretch and stiffness characteristics, and construct the analytical structure of precision prediction on orbit. [Content 2: Application of structural theory, high accuracy and high stability] 1 m-level measurement SDMT is tested, and the accuracy of application is confirmed in several GHz bands. In addition, with the purpose of applying the magnetic support stretch sleeve, the structural pattern of the CFRP stretch sleeve with moderate rigidity and accuracy has been clarified, and the stretch mechanism has been developed. For example, if you want to improve your performance, you can improve your performance by improving your performance. This is the first time that I've seen you. In this study, the paper structure for wiring on the film surface (hereinafter referred to as paper cutting) and the introduction of thin film printed circuit (FPC) were proposed. The paper cutting was used to construct the estimation method of the relationship between the deformation quantity and the restoring force. The estimation results were consistent with the method error of less than 2%. In addition, six new methods for FPC printing were tested. The uniformity of FPC printing, the folding resistance of paper cutting, the internal resistance and the preparation time were evaluated. The results showed that the FPC printing method was established in about 30 minutes. [Content 3: Requirements and Structure Expression and Relationship] The above communication, content 1, 2 of the results of the analysis of the magnetic field for the development of the application. In 2025, we will launch a small SSPS technology to demonstrate satellite launch, expand the film surface and adopt SDMT.

项目成果

Scaling Law for Spin Deployment of Large-Membrane Structures Acceptable for Geometrical Mismatch

可接受几何失配的大膜结构自旋展开的缩放定律

• DOI: 10.2322/tjsass.65.11
• 发表时间: 2022
• 期刊: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES
• 影响因子: 1.1
• 作者: TATARA Asuka;MIYAZAKI Yasuyuki
• 通讯作者: MIYAZAKI Yasuyuki

凸型断面ブーム巻き付け収納における遷移領域について

关于凸节臂架缠绕存储中的过渡区域

• 发表时间: 2022
• 作者: 原 ゆりか;宮﨑 康行;佐藤 泰貴
• 通讯作者: 佐藤 泰貴

宇宙膜面構造物の折り目形状を考慮した高精度な展張形状予測

考虑空间膜结构的折叠形状的扩展形状的高精度预测

• 发表时间: 2021
• 作者: 貝田翔子;佐藤泰貴;宮下朋之
• 通讯作者: 宮下朋之

超小型傘型ソーラーセイルのセイル構造の概念検討

超小型伞形太阳帆帆结构概念研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 多々良飛鳥;立川璃子;宮﨑康行;中条俊大;森治;佐藤泰貴
• 通讯作者: 佐藤泰貴

超小型ソーラー電力セイルチーム, ブーム展開型傘型ソーラー電力セイルの非対称展開

超紧凑型太阳能帆组，非对称展开吊杆可展开伞形太阳能帆

• 发表时间: 2022
• 作者: 多々良飛鳥;立川璃子;島袋秀晃,宮崎康行
• 通讯作者: 島袋秀晃,宮崎康行