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

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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．