Conceptual model study using origami for membrane space structures - a perspective of origami-based engineering

Abstract

本論文は、展開可能な宇宙構造体を開発するための概念的な「折り紙」モデルを用いて、これまでに発見されたこと、そして今後発見されるであろうことを論じる。研究内容は以下の通りである：(i) 一次元構造要素、すなわち軸方向に座屈する膨張式チューブ；(ii) 二次元要素、すなわち展開可能な膜構造体（太陽電池アレイやソーラーセイルなど）；(iii) 自然界における展開可能な要素。本研究では、基本概念を実際の宇宙構造ハードウェアに適応させるために必要な設計上の考慮事項を明らかにし、折り紙モデルのいくつかの限界について論じる。最後の主題に関しては、花や昆虫の羽など、自然界の三次元展開構造を模倣した概念的な折り紙モデルを用いた将来の宇宙構造を想定する。キーワード This paper discusses what has been found and what will be found using conceptual “origami” models to develop deployable space structures. The study covers the following: (i) one-dimensional structural elements, which are axially buckled inflatable tubes; (ii) two-dimensional elements, which are deployable membranes, such as solar arrays and solar sails; and (iii) deployable elements in nature. The study clarifies what design considerations are necessary to adapt the basic concepts to actual space structural hardware, and several limitations of origami models are discussed. Regarding the last subject, this study envisions future space structures using conceptual origami models that imitate three-dimensional deployable structures in nature, such as flowers and insect wings.