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小型衛星搭載伸展ブームの 開発に関する研究

小型衛星搭載伸展ブームの 開発に関する研究. 九州大学　航空宇宙工学コース 軽構造システム工学研究室 学部 4 年　　久松　翔. 九州大学. 九州工業 大学. 福岡工業 大学. 中小企業. 大　学. Polar Plasma Observation Satellite QSAT( Q shu Sat ellite). 小型衛星 開発. 搭載ミッション機器. 　・磁気センサ 　・プラズマプローブ 　　－高周波プローブ 　　－電位計測プローブ. Fig.1 QSAT. 背景. 要求を満たす小型衛星用伸展ブームの開発. 目的. 磁気センサ

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小型衛星搭載伸展ブームの 開発に関する研究

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Presentation Transcript

  1. 小型衛星搭載伸展ブームの開発に関する研究 九州大学　航空宇宙工学コース 軽構造システム工学研究室 学部4年　　久松　翔

  2. 九州大学 九州工業 大学 福岡工業 大学 中小企業 大　学 Polar Plasma Observation Satellite QSAT(Qshu Satellite) 小型衛星 開発 搭載ミッション機器 　・磁気センサ 　・プラズマプローブ 　　－高周波プローブ 　　－電位計測プローブ Fig.1 QSAT 背景

  3. 要求を満たす小型衛星用伸展ブームの開発 目的 磁気センサ →衛星自身が作り出す磁場の影響を避けるために衛星構体から1500mm以上離す． 電位計測プローブ →衛星構体と電気的に絶縁された状態で衛星構体から400mm以上離す． ミッション機器配置要求 Fig.2 Configuration of Mission Instrument

  4. 伸展ブーム（伸展マスト） Fig.3 Coilable extendible mast Fig.4 Extension mast of ADEOS-Ⅱ

  5. 伸展ブーム概略図 (a) Side view (before extension) (b) Side view (after extension) (c) Top view Fig.5 Schematic drawing of boom ・構造が単純 ・楽に伸展力を与えられる（引張ばね）

  6. 試作モデル 部材：GFRP ベアリング：イグリデュールX 　　　　　　　　（ポリマー） ボルト・ナット：RENY ワッシャー：テフロン ヒンジ部部品：アルミ (a) Before extension (b) After extension Fig.6 Prototype model of Extension Boom

  7. ベース板との連結部 (a) Connecting part ・ベース板に長穴を切る ・ボルトを用いて連結 ・ボルトにはフランジブッシュをはめる (b) Enlarged view (c) Enlarged view from the backside Fig.7 Connecting part with base plate

  8. Current year スライドベアリング 　イグス（株） 　ポリマー 製 　潤滑油不要 ヒンジ部のベアリング ボールベアリング NSK販売（株） 　ステンレス鋼 製 　大気中用 Last fiscal year • ミッション機器の要求から，材料は非磁性体である必要がある． • 真空中では潤滑油が揮発するため，逆に摩擦が大きくなる可能性がある．

  9. ブロックにスリットを切って，その中にばねのフックを通し，ボルトにかけて固定．ブロックにスリットを切って，その中にばねのフックを通し，ボルトにかけて固定． (b) Current year 部材・ばねの連結部 • ばねが固定できておらず，がたつく． • Ｌアングルが薄いために変形しやすい． (a) Last fiscal year Fig.8 Connecting part with boom members and springs

  10. 引張ばねの伸び： ばねの引張力： 伸展力の計算 ブーム部材長さ：L = 100[mm] ヒンジの中心間の距離：L’ = 90[mm] 引張ばねの自然長：l = 52[mm] ばね定数：k = 0.0763[N/mm] 引張ばねによるブームの伸展力は Fig.9 Calculation model for extension force

  11. 伸展力測定試験 動ひずみ測定器 ステッピングモータ ロードセル ロータリーエンコーダ Fig.10 Measurement device of extension force

  12. 伸展初期・伸展完了時の伸展力が小さい 伸展力 Fig.10 Relation between extension length and extension force

  13. Compression spring 伸展開始時の伸展補助 • 圧縮ばねを用いて初期の伸展を補助 • ばねはベース板の角の４ヶ所もしくは２ヶ所に設置 • ばねの座屈防止用ガイドをつける Fig.11 Storage shape of extension structure with compression spring

  14. (b) After extension (b) After extension 伸展動作確認試験 ダミーウェイト (a) Before extension Fig.12 extension test without compression spring (a) Before extension Fig.13 extension test with compression spring

  15. まとめ • 非磁性材料を用いて伸展ブームを製作した． • ブームの伸展力は，非線形に変化し，伸展開始時・完了時には小さいことが分かった． • 伸展動作確認試験を行い，拘束解除直後から伸展完了時まで伸展動作が滑らかに行われることを確認した．

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