固体ロケットモーター断熱材巻き付け工程における接触圧力の理論モデリングと実験的検証
Theoretical Modeling and Experimental Validation of Contact Pressure in the Solid Rocket Motor Thermal Insulation Winding Process
固体ロケットモーターの断熱材巻き付け工程において、ローラーとテープの接触圧力は接着品質を決定する重要な要素である。本論文では、薄くほぼ圧縮不能なゴムテープと楕円形の凹型プレスローラーが関与する複雑な三次元接触を考慮し、材料の非圧縮性や幾何学的制約を補正する戦略を組み込んだ古典的な弾性基礎モデルを拡張した理論モデルを提案する。有限要素(FE)モデルを開発して接触をシミュレーションし、ヘルツ理論で検証した。理論モデルの2つの主要パラメータはFE結果を用いて較正され、ポアソン比と接触半幅の理論的解析によるパラメータスタディで正当化された。変形、接触圧力分布、押圧力の理論的予測は、パラメータの再較正なしに異なる印加変位とマンドレル半径の下でFE結果とよく一致し、モデルの一般性を示している。ハイブリッド逆解析を用いた実験的検証は、モデルの全体的な精度を確認し、予測された押圧力と測定された押圧力の間に11%未満の相対誤差をもたらした。本研究は、巻き付け工程における圧力制御のための理論的基盤を確立し、高いポアソン比(≥0.45)を持つ薄い弾性層の接触問題に関する洞察を提供する。
- 固体ロケットモーターの断熱材巻き付け工程における接触圧力の理論モデルを提案し、有限要素モデルと実験的検証により予測押圧力と実測値の誤差が11%未満であることを確認した。
固体ロケットモーターの断熱材巻き付け工程における接触圧力の理論モデルを提案・検証した研究であり、ロケット製造プロセスの品質管理と歩留まり向上に直結する技術的進展。投資家視点では、ロケット製造における工程の自動化・高精度化は固体ロケットを扱う宇宙企業(ロケット打ち上げ・防衛関連)の製造コスト削減と信頼性向上に寄与するため、宇宙産業のサプライチェーン全体の生産性向上の文脈で注目に値する。ただし、本研究は学術的な理論モデルの検証段階であり、特定企業の業績や具体的な商業化を示すものではない点には留意が必要。