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航空・宇宙開発

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流体・構造解析とは?課題と対策・製品を解説

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宇宙における流体・構造解析とは?

宇宙空間における流体(大気、プラズマなど)の挙動や、宇宙機・構造物の強度、変形、振動などを予測・評価する技術です。ロケット、人工衛星、宇宙ステーションなどの設計・開発、運用において、安全性と信頼性を確保するために不可欠な分野です。

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KELLER Pressureは1997年以来、航空宇宙産業の幅広いセクターに圧力センサを供給しており、圧力測定技術は、何十万時間もの飛行でその信頼性を証明してきました。航空宇宙分野は信頼性が何より重要であり、使用される製品はこの点で自らを証明しています。

【実績一例:宇宙分野】
〇ロケット(燃料、酸化剤)
〇人工衛星(大気圏突入時の気圧計測)
〇燃焼圧測定
〇機体の姿勢制御
〇デトネーション
〇国際宇宙ステーション(ISS)

【実績一例:航空分野】
〇客室における圧力制御
〇油圧ディストリビューターとフィルター
〇バルブ制御
〇燃料ポンプ
〇給油システム
〇空調システム
〇換気
〇パイロットへの緊急酸素供給

それぞれがいかに異なるものであるか、また圧力測定技術に対する要求がいかに幅広いものであるか、お分かりいただけるかと思います。
カスタム対応は可能ですが、標準的なカタログ品でも多くの実績があるのがKELLERの強みです。それにより部品調達・管理、コスト、納期が大幅に改善されます。

航空宇宙分野に強いKELLERにぜひご相談下さい!

航空宇宙分野に強く実績多数のKELLER圧力センサ!

オランダ・デルフトの学生チームは、過酸化水素を推進剤とする二液式ロケットを開発しています。最適な部品を探し求められる中、KELLER Pressureがそこに関わることとなりました。
過酸化水素を推進剤とするロケットは決して新しいものではありません。しかし、この燃料方式は第二次世界大戦や宇宙開発初期以来、ほとんど使われなくなっていました。「私たちは学生レベルで、低コストかつゼロから開発する形でこの燃料を再現したいと思いました。最初は“とにかく飛ばす”ことが目的でしたが、進めるうちに“飛行可能な機体”を設計する段階にまで発展しました」
KELLER Pressureのセンサは2種類使用されています(エンジン内の圧力測定にはM5HB、過酸化水素とエタノールタンクの圧力測定には7LCを採用)。これらのセンサは軽量・コンパクトで、材料の適合性も非常に優れています。加えて技術仕様がオープンに公開されている点も評価頂きました。必要な情報はすべてウェブサイトで確認でき、販売担当に問い合わせなくても、適合判断が可能。使用を決定してからのコミュニケーションもスムーズに行うことができました。

詳細は下記関連リンクから!

二液式ロケット用圧力センサ

ウィーン工科大学の学生によって運営される「TU Vienna Space Team」は、ロケットプロジェクト「Lamarr」に取り組んでおり、推進剤にエタノールと液体酸素を使用した液体ロケットの打ち上げに取り組んでいます。
「Lamarr」ロケットにはKELLER Pressure社の圧力センサPAA-23SY、PAA-21Y、PD-39Xシリーズが搭載されています。これらの高精度圧力センサは、ミッションの順調な進行に欠かせない重要な役割を果たしています。圧力センサは加圧タンクや燃料タンク、ロケットエンジンの燃焼室内の圧力を測定します。プロジェクトチームはセンサから供給される測定データを用いて、安定した飛行に不可欠な様々な要素を監視・制御します。
航空宇宙分野における圧力測定技術は最高レベルの安全基準に準拠しており、機能性に対して高い要求があります。したがってこの分野では、各お客様毎に特化した高度に専門化した圧力測定システムを製作します。「Lamarr」プロジェクトでは、KELLER Pressure社の標準仕様のピエゾ抵抗型圧力トランスミッタを選択してくれました。気になる続きは下記リンクより!

圧力センサが液体推進ロケットをモニター!

当カタログは、株式会社大手技研の取り扱うvectoflow社製の製品を
まとめてご紹介しています。

ニーズに合わせてカスタマイズ可能な、流速と流れ角を測定する製品や
システムを提供。コアテクノロジーのマルチホールプローブにより、流速、
迎え角、静圧および全圧、さらには流れの温度を測定します。

また、極めて過酷な環境でも、プローブの堅牢性を大幅に向上させるために、
革新的な3Dプリンタによる積層造形法を使用しています。

【掲載製品】
■マルチホールプローブ
■無指向型オムニプローブ
■ピトープローブ
■高温用プローブ
■キールプローブ
■iProbe

※詳しくは関連リンクページをご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

Vectoflowマルチホールプローブ・流体計測ソリューション

VectoADP Beak は、亜音速(サブソニック)、遷音速(トランソニック)、超音速(スーパーソニック)の全飛行条件において、速度、迎え角、横滑り角などのフローパラメータを精密に測定できるように設計された多機能エアデータプローブです。

制御可能なヒーターが組み込まれ、3D プリンティングによる形状設計の柔軟性や、過酷な環境下でも動作可能な堅牢性といった特長を有しています。

Vectoflow の Eagle ADC などのエアデータコンピュータと組み合わせることで、航空機搭載用途向けのプラグアンドプレイソリューションを実現。有人・無人航空宇宙プラットフォーム向けに設計されています。

VectoADP-Beak ソニックエアデータプローブ

コスメイトの『MBシリーズ』は、映像の動きに合わせて座席を
前後左右上下に揺らしたり、傾けたり回転させる装置です。

6軸モーションベースはPCからの通信データにリアルタイムに反応し、
ドライビングシミュレーターなどに利用できます。

また、映像と組み合わせたアトラクション装置、揺動や振動の体感装置、
振動の実験装置、地震体験機としてもご活用いただけます。

【特長】
■映像に合わせて座席を前後左右上下に揺らす装置
■空間6自由度の動き
■シミュレータや体感装置として
■最大積載質量別の7タイプをラインアップ

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

6軸モーションベース(中・大型タイプ)『MBシリーズ』

当社では、シミュレーター用・試験装置用など、ユーザーの用途に合わせて、
特別な『モーション・システム』を提供させていただきます。

ご要求のペイロード・運動範囲から負荷計算を行い、適切な設計を
行うことで、幅広い領域において柔軟な対応が可能です。

航空機訓練シミュレーター、ドライビングシミュレーターや車両試験装置など、
広い分野でご活用いただけます。ご要望の際はお気軽に、お問い合わせください。

【特長】
■並進装置・6軸動揺装置・旋回装置など再現性に必要な構成をご提案
■6軸動揺装置に限らず、特殊仕様の動揺装置への対応が可能
■国産部品を採用することで、入手性など迅速な対応が可能

※詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お問い合わせください。

モーション・システム

当社で取り扱っている「風洞操作卓」についてご紹介いたします。

航空・宇宙関連分野に於いて風洞試験装置での指示、監視、計測、分析を
集中して行う設備です。高精度で高速の測定、演算処理が要求されます。

また、当設備の他にも、風洞試験設備制御装置といった航空・宇宙関連
分野の製品をご用意しております。

【特長】
■風洞試験装置での指示、監視、計測、分析を集中して行う設備
■高精度で高速の測定、演算処理が要求される

※詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

【航空・宇宙関連分野の方必見!】風洞操作卓

我々の身の回りでは、流体、構造、電磁界、音響などさまざまな物理現象が、複雑に絡みあって”マルチフィジックス”な場を構成しています。CAEでこれらの現象を精度よく捉えるためには、マルチフィジックスを考慮したうえでモデル化する必要があります。そんな中で、フトウェア・ハードウェアの機能、性能は急速に向上し続けており、複数の物理現象を考慮した連成解析を行う土台が整いました。製品開発のコスト削減、開発サイクルの短縮などの要求により、CAEの精度向上、実用化に対するニーズは日々高まっています。そこで、IDAJでは、Abaqusと汎用熱流体解析プログラムSTAR-CCM+を同時にご提案することで、マルチフィジックスCAEをトータルにサポートします。AbaqusとSTAR-CCM+を組み合わせた連成解析で、より現実的で精度の高い解析を実現します。

【ソリューション】流体構造連成解析

Thermal Desktop/SINDAはPCベースの熱解析統合システムです。プリポスト機能であるThermal DesktopはAutoCADへのプラグインとして動作し、モデルビルダーとして強力なツールです。ソルバー機能であるSINDA/FLUINTは1次元の熱流体解析機能を併せ持ったFortranベースのソルバーです。

熱解析ソフトウエア Thermal Desktop/SINDA

Eagle ADC はVectoflow における最高グレードのエアデータコンピュータで、高い耐久性と信頼性により過酷な環境下でも精度の高い計測を行えるよう設計されています。

RTCA DO-160G 規格に準拠し、堅牢性に加え、小型で軽量なパッケージで、多様な設置環境と可搬性を実現します。

高精度センサーと堅牢な演算コアを搭載したEagle ADC は、圧力と温度のリアルタイム計測に加え、エンジニアリング値の正確な算出が可能。Vectoflow が校正した5 穴プローブ、全温度(TAT)プローブ、あるいはピトー静圧プローブと組み合わせることで、完全かつ高精度なエアデータソリューションを構築します。

Eagle ADC エアデータコンピューター

iProbe Wing は、精密なエアデータ取得のためのオールインワンソリューションです。単一のコンパクトな装置にて、対気速度、高度、温度、気圧、湿度といった重要な飛行パラメータを提供します。

iProbe Wing 機体取付型スマートプローブ

『非定常マルチホールプローブ』は、従来のマルチホールプローブで
測定可能なすべての量(3軸流速、流れ角、合成流れ解析、静圧、マッハ数、
密度)の非定常測定が可能な製品です。

3D乱流スペクトルをはじめ、高周波測定、衝撃イベント、回転システムの
非定常空気力学、CFD検証、空力音響現象の測定に効果的なデバイスです。

【特長】
■積層造形(メタル3Dプリンティング)により、様々な形状のプローブ製作が可能
■対応材料は、チタン、インコネル、ステンレス鋼、プラスチック等
■堅牢な設計
■調整可能な基準面、配管接続、およびソフトウェア
■最大2kHzの測定周波数

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

FRAP Air 非定常マルチホールプローブ・流体計測システム

MPS4232は、多くの用途に使用できる最新の32チャンネル小型圧力スキャナで、風洞モデルのような限られた空間やチューブの長さをできるだけ短く保つことが重要なアプリケーション向けのベストソリューションです。

この次世代型圧力スキャナは温度変化が大きな環境で使用する場合の精度を大幅に向上しました。これにより、MPSは飛行試験やその他の要求の厳しいアプリケーションに最適です。

【特徴】

■インテグラルプロセッサによるイーサネット(LAN)ダイレクト接続
■究極のゼロ安定性を実現するダイナミックゼロ補正機能
■24bit A/Dを各チャンネルに搭載し、同期した計測を実現
■LAN同期規格 IEEE1588-2008 PTPv2 互換
■最高 2,500Hz サンプル / チャンネル / 秒の非定常に対応
■Webサーバー搭載。LANケーブル接続によるブラウザ画面からの制御
■幅約10cmの超小型筐体

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい

インテリジェント小型圧力スキャナ MPS4232/MPS4216

実験からCAEまであらゆる顧客のニーズに対応する『コンサルティングサービス』
のご案内です。

ドイツ本社は、CAE関連のコンサルテーション会社としては、ヨーロッパ最大!
主に自動車、航空宇宙及び医療業界において様々なCAEサービスを提供しております。

【特徴】
●TECOSIM活用メリット●
・全世界のOEMおよびサプライヤーに対するエンジニアリングサービスの実績、認知度
 および強力な信頼関係

・最先端のシュミレーション技術、プロセス、製品の技術開発能力および豊富な経験

・サービス提供、人材派遣(海外からも含む)、工数提供に対し迅速に対応

・お客様業務のバッファーとして利用可能


※その他機能や詳細については、カタログダウンロードもしくはお問い合わせ下さい。

実験からCAEまで コンサルテーションサービス

『PHOENIX THE RIEGL mini-UAV』 は、RIEGL(VUX-1UAV)の
超高精度空中マッピングソリューションを小型化・軽量化した改良品です。

計測視野角は360°対応し、植生が多い厳しい環境下でも
優れた結果を発揮します。また、-10℃の温度でも動作可能で
雪や氷面の多い地形を計測するのにも適しています。

【特長】
■搭載機材は、UAV・固定翼・VTOL等の機体に搭載可能
■スキャンレートは100,000点/秒で、最大5段のLiDAR返信が取れる
■システムはUAV計測・MMS計測・バックパッカー計測などで
 計測する際、即座に対応が可能な多様性の高い商品で構成
■独自のソフトウエアーでGNSS/IMUとLiDARの完全自動統合を実現

※詳しくはPDFをダウンロードして頂くか、お気軽にお問い合わせください。

リアルタイム空中マッピングシステム

ピトープローブは、L字型、ストレート型、コブラ型、または
ドリルエルボの4つの異なる標準形状を選択できる製品です。

ワンピースで構成されているため非常に堅牢であり、用途や仕様に合わせて
カスタマイズ可能。

Vectoflowのすべてのプローブと同様に、ステンレス鋼、チタンなどを含む
さまざまな材料が利用可能です。

【特長】
■4つの異なる標準形状を選択可能
■ワンピースで構成されているため非常に堅牢
■用途や仕様に合わせてカスタマイズ可能
■ステンレス鋼、チタンなどを含むさまざまな材料が利用可能

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

Vectoflow - ピトープローブ

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宇宙における流体・構造解析

宇宙における流体・構造解析とは?

宇宙空間における流体(大気、プラズマなど)の挙動や、宇宙機・構造物の強度、変形、振動などを予測・評価する技術です。ロケット、人工衛星、宇宙ステーションなどの設計・開発、運用において、安全性と信頼性を確保するために不可欠な分野です。

課題

極限環境下での挙動予測の困難さ

真空、極低温・高温、高放射線といった宇宙特有の過酷な環境下での材料や流体の挙動を正確に予測することが難しい。

複雑な現象のモデリングとシミュレーション

宇宙空間では、重力、磁場、太陽風など複数の要因が複雑に絡み合い、流体や構造物の挙動を正確にモデル化し、計算機上でシミュレーションすることが技術的に高度である。

実証実験の制約とコスト

宇宙空間での直接的な実証実験は、コストが高く、実施できる機会が限られているため、地上での解析やシミュレーションへの依存度が高い。

データ量の増大と解析能力の限界

近年の宇宙ミッションでは、センサー等から得られるデータ量が膨大になり、それを効率的かつ高精度に解析するための計算資源やアルゴリズムが求められる。

​対策

先進的な数値解析手法の導入

有限要素法、差分法、粒子法などの高度な数値解析手法を駆使し、複雑な物理現象を精度高く再現する。

高性能計算(HPC)環境の活用

スーパーコンピュータなどのHPC環境を利用し、大規模かつ高解像度のシミュレーションを高速に実行する。

機械学習・AIによる予測モデル構築

過去の実験データやシミュレーション結果を学習させ、未知の条件下での挙動を高速かつ高精度に予測するAIモデルを開発する。

デジタルツイン技術の応用

実機と同等の仮想空間モデル(デジタルツイン)を構築し、様々な運用シナリオでの流体・構造解析を事前に行う。

​対策に役立つ製品例

汎用構造解析ソフトウェア

構造物の応力、ひずみ、振動などを解析し、強度や耐久性を評価する機能を提供する。様々な形状や荷重条件に対応可能。

流体解析シミュレーションシステム

気流、熱伝達、プラズマ挙動などを計算し、流体の挙動や影響を可視化・予測する。宇宙機周辺の環境解析などに活用。

クラウドベースの計算資源サービス

高性能な計算機リソースをオンデマンドで利用可能にし、大規模なシミュレーション実行を支援する。初期投資を抑えつつ、計算能力を柔軟に確保できる。

データ分析・可視化ツール

シミュレーション結果や実測データを効率的に処理・分析し、直感的なグラフィカルインターフェースで結果を提示する。解析結果の理解促進と意思決定を支援。

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