DPF試験マスモジュールのBBM設計・解析

1
概要
2. ＤＰＦ試験マスモジュールの概要
3. BBM実験全体の流れ
4. 設計・製作・組立・構造解析について
5. 今後の予定
6. まとめ
1.
2
DPF試験マスモジュールのBreadboard Model[BBM]
の設計・加工・組立・構造解析を行った。
構造解析で行った現モデルでの解析結果を、次の
モデルにフィードバックする。
3

ＤＰＦとは
宇宙重力波検出器DECIGOの前哨衛星

ＤＰＦ試験マスモジュールとは
干渉計の鏡と試験マスを保持する機構
4
Breadboard Model
（BBM）
現在
（2008～2009年）
Engineering
Model
2009年～
Flight
Model
2011年～
5
時期
設計
↓
熱・構造解析
（時間の都合上製作と同時進行）
↓
今年度
製作
↓
組立
↓
評価実験
来年度
6
★総重量：約19kg
★全体の大きさ：150mm×200mm×300mm
★構成コンポーネント
・ハウジングフレーム
・テストマス
・静電容量型センサー・アクチュエーター
・クランプリリースモーター
・ローンチロックモーター
・レーザーセンサ
7
★テストマス：70mm角、アルミニウム
★ハウジングフレーム：110mm角、アルミニウム
★電極板（静電容量型センサー
・アクチュエータ）：銅板に金メッキ
8
加工：天文台マシンショップ
（精度
30μm）
電極板（センサー・アクチュエータ）
レーザーセンサの
コーナーキューブ
鏡
9

ロケットでの打上時の影響
›
›
›
›
準静的加速度荷重による影響
ランダム振動による影響
音響による影響
衝撃による影響
 軌道上での熱分布
[今回]
準静的加速度２４Ｇをかけたときの応力分布解析
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各コンポーネントを再現
 材質、形状、質量は、フライトモ
デルで使用予定のものを再現
 現実に近い境界条件、応力を再現
 機軸下向きに準静的加速度２４Ｇ

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応力分布、変形ともに概ね問題なし。
フレーム、電極板、レーザーセンサ等に塑性変形や破壊はない。
このモデルで、準静的加速度24Gに対する十分な強度がある。
応力分布
変位
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★電極板★
材質－サファイヤ
引張応力最大4.2MPa（引張強度2250MPa）
圧縮応力最大0.2MPa（圧縮強度2950MPa）
応力集中によって破壊されることはない。
→問題なし
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★フレーム★
材質－アルミニウム
ミーゼス応力最大1.4MPa（降伏点30MPa)
塑性変形しない
→問題なし
14
電極板－テストマス間隔 : 1mm
電極－テストマス間の接近：最大0.5μm
→問題なし
15
★準静的加速度24Gに対しての強度は概ね問題なし。
★次のモデルではモジュール全体を計量化する必要性があり、
それに伴い各コンポーネントの配置の最適化を行う。
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2009
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
2010
1月
2月
熱・構造解析
試験マスモジュールの総合動作試験
各コンポーネントの性能評価実験
その他
 微小重力環境での試験（検討中）
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3月
DPF試験マスモジュールのBBMを設計・製作・組
立・準静的加速度について構造解析を行った。
構造解析の結果、現モデルで準静的加速度24Gに
対する強度は十分であることが分かった。
 モジュール全体の軽量化及び各コンポーネント
の配置の最適化を次のモデルでは行いたい。
 今後は、他の熱・構造解析、性能評価実験を行
う予定。

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