CarbonFiberShockLoading：複合材料ロケットタンクのパラシュート開放ショック負荷解析

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CarbonFiberShockLoading：複合材料ロケットタンクのパラシュート開放ショック負荷解析

CarbonFiberShockLoading：複合材料ロケットタンクのパラシュート開放ショック負荷解析

本リポジトリ「CarbonFiberShockLoading」は、複合材料製ロケットタンクにおけるパラシュート開放時の衝撃負荷を解析するMATLABプロジェクトです。飛行データから減速度を抽出し、パラシュート展開の挙動をインパルス曲線から導出、開放ショック係数の検証を行います。得られたショック負荷と内部圧力を積層応力モデルに組み込み、バルクヘッドや材料の破損リスク評価を行うエンドツーエンドの解析ワークフローを提供します。

https://github.com/chennethan/CarbonFiberShockLoading

概要

「CarbonFiberShockLoading」は、複合材ロケットタンクに対するパラシュート開放時のショック負荷を詳細に解析するMATLABベースのツールセットです。飛行中の減速度データを抽出し、インパルス曲線を用いてパラシュートの展開挙動を解析。そこから推定される開放ショック係数を評価し、その衝撃負荷と内部圧力を複合材の積層応力モデルに組み合わせて、タンクのバルクヘッドや素材の破損可能性を検証します。付属のスライド資料にて解析ワークフローの詳細も解説されており、ロケットの安全設計や複合材料構造評価に有用なリポジトリです。

GitHub

リポジトリの統計情報

  • スター数: 1
  • フォーク数: 0
  • ウォッチャー数: 1
  • コミット数: 6
  • ファイル数: 6
  • メインの言語: MATLAB

主な特徴

  • 飛行データから減速度を抽出し、パラシュート展開時の衝撃負荷を定量的に解析
  • インパルス曲線解析によりパラシュート展開挙動と開放ショック係数を導出
  • 複合材料積層応力モデルと内部圧力を組み合わせた破損リスク評価を実施
  • 解析の全体フローを解説したスライド資料を同梱し、再現性と理解を支援

技術的なポイント

本リポジトリは、複合材料製ロケットタンクの安全設計のため、パラシュート展開時に発生する衝撃負荷を精密に解析することを目的としています。技術的な特徴としてまず、飛行データから減速度を抽出する処理が挙げられます。減速度はパラシュートの開放ショックを示す指標の一つであり、実際の飛行計測データを解析することで現実的な衝撃条件を得ることができます。

次に、得られた減速度データを基にインパルス曲線を生成し、パラシュートの展開挙動を数値的にモデル化しています。インパルス曲線は衝撃力の時間的変化を示し、開放ショック係数の推定に不可欠です。この係数はパラシュート開放時にタンクが受ける最大衝撃を定量化し、設計上の安全限界設定に直結します。

さらに、衝撃負荷解析結果は内部圧力と組み合わされ、MATLABで積層複合材料の応力解析モデルに組み込まれます。積層応力モデルは複合材特有の異方性や層間応力を考慮し、バルクヘッドや材料破損の発生可能性を評価。これにより、実際の使用条件下での構造安全性を総合的に検証できます。

また、解析の流れを詳述したPDFスライド「Parachute Shock Loads on Carbon Fiber Tanks_ An End‑to‑End Guide.pdf」が付属しているため、解析の背景理論から実装の詳細までを理解しやすくなっています。MATLABのスクリプトは6ファイル構成で、データ処理、ノイズ除去（Golayフィルタの適用）、減速度解析、応力解析等の機能が分割されており、拡張やカスタマイズもしやすい設計です。

このように、本リポジトリは単なるデータ解析ツールに留まらず、飛行実験データから構造設計評価まで一貫して実施できる包括的な解析環境を提供しています。ロケット工学や複合材料設計の実務者にとって、実測データを活用した信頼性の高い衝撃負荷評価を可能にする点が最大の技術的価値と言えるでしょう。

プロジェクトの構成

主要なファイルとディレクトリ：

  • .gitignore: Git管理対象外ファイルの指定
  • CF_Shock.m: パラシュート開放ショック負荷の解析メインスクリプト
  • Flight_Data_Sav_Golay.m: 飛行データのノイズ除去（Savitzky-Golayフィルタ適用）および減速度抽出処理
  • Parachute Shock Loads on Carbon Fiber Tanks_ An End‑to‑End Guide.pdf: 解析ワークフローの詳細解説資料
  • README.md: リポジトリ概要と使用方法説明
  • その他1ファイル: 解析補助やデータ格納用のMATLABファイル等

まとめ

複合材ロケットタンクの衝撃負荷解析に特化した高機能MATLABツールキット。

リポジトリ情報：

  • 名前: CarbonFiberShockLoading
  • 説明: I analyze parachute opening shock loads on composite rocket tanks by extracting deceleration from flight data, deriving parachute deployment behavior from impulse curves and checking the implied opening shock factor. These shock loads are combined with internal pressure in a laminate stress model to evaluate possible bulkhead or material failure.
  • スター数: 1
  • 言語: MATLAB
  • URL: https://github.com/chennethan/CarbonFiberShockLoading
  • オーナー: chennethan
  • アバター: https://avatars.githubusercontent.com/u/193288203?v=4