JP2002504976A - 操縦可能ノズルを作動する部材のためのアンカー・デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 広がり部分の壁に配置され、保持されるように構成されたインサート（３２）と、熱に由来する寸法の変化を補償するように構成された弾性変形可能なエレメント（２４）を含む固定手段とによって、アクチュエータ部材（１８ａ）に連結された取付部（２２）を広がり部分（１２）に取り付け、これにより、広がり部分（１２）に対して取付部（２２）を押圧する力を維持する。スラスト・エレメント（２６）は、スラスト・エレメント（２６）と取付部（２２）との間で弾性変形可能なエレメント（２４）を圧縮するようにして、インサート（３２）に連結される。

Description

【発明の詳細な説明】 操縦可能ノズルを作動する部材のためのアンカー・デバイス 技術分野 本発明は、概して、操縦可能（または可動）ノズルを有するスラスタ（thrust er）に関する。より詳細には、本発明は、ノズルを所望の向きにステアリング（ あるいは操縦または向き決め）できるノズルの広がり部分（divergingportion、 末広部）の壁にアクチュエータ部材をアンカリング（または固定化）することに 関する。 背景技術 操縦可能ノズルを有するスラスタにおいて、ノズルの操縦（steering）はアク チュエータ部材、例えばピストン・アンド・シリンダー型のアクチュエータによ って制御され、このアクチュエータ部材は一方の端部にて、ノズルの広がり部分 の壁に連結されたピボット式リンクを介してノズルに連結されている。 一般的には、アクチュエータ部材は、広がり部分を取り囲むアクチュエータ・ リングによってノズルにアンカリングされ、これにより、所望の剛性を与え、広 がり部分の壁とアクチュエータ・リングに固定された金属アンカー取付部との間 の断熱を提供する。 この解決法は、特に、質量の制限および断熱の増強のために、アクチュエータ ・リングが熱構造複合材料、例えば炭素／炭素（Ｃ／Ｃ）複合材からなる場合に 費用がかかる。加えて、アクチュエータ・リングが軸方向に平行移動すること、 あるいは回転して移動することを防止する必要がある。広がり部分にねじ止めさ れたナットによってアクチュエータ・リングが平行移動することを防止できるが 、これによって別の大寸法のパーツを追加することになる。 発明の目的および簡単な概要 本発明の目的は、大きな寸法および無視できない質量を有する高価な部品を使 用する必要のないアンカー（anchor、固定もしくは取付）デバイスを提供するこ とにある。 本発明のもう１つの目的は、ノズルの正確な操縦性（steering）を保ち、なら びに、温度変化による膨張差にもかかわらずスラスタの操縦機能に応じるために 、スラスタのミッションに亘って、アクチュエータ部材のアンカ一点を適切な幾 何学的な状態で維持するアンカー・デバイスを提供することにある。 本発明のもう１つの目的は、ノズルとアクチュエータ部材のアンカー点との間 に良好な断熱性を提供するアンカー・デバイスを提供することにある。 これらの目的は、アクチュエータ部材とのリンクを提供するための少なくとも 一つの取付部と、取付部を広がり部分に取り付けるための取付手段とを含む、ノ ズルの広がり部分を操縦するアクチュエータ部材のためのアンカー・デバイスで あって、取付手段が、広がり部分の壁に配置されて、保持されるように構成され た少なくとも一つのインサートと、熱に由来する寸法の変化を補償するように構 成された少なくとも一つの弾性変形可能なエレメントを含む固定手段とを含み、 これにより、広がり部分に対して取付部を押圧する力を維持するデバイスによっ て達成することができる。 有利には、インサート（１つまたは複数）の各々が断熱材料、例えば熱構造複 合材料（あるいは耐熱構造複合材料または高温構造複合材料）からなる。 本発明のアンカー・デバイスの特徴によれば、固定手段がスラスト（押圧）・ エレメントを含み、スラスト・エレメントは、それと取付部との間で弾性変形可 能なエレメント（１つまたは複数）の各々を圧縮するようにして、インサート（ １つまたは複数）の各々に連結されている。 もう１つの特徴によれば、取付部と広がり部分の外面との間にスペーサーが挿 入されている。スペーサーは、有利には、断熱材料からなる。 本発明のアンカー・デバイスの他の特徴および利点は、以下の詳細な説明を読 めば明白となるであろう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明のアンカー・デバイスを備えるスラスタ・ノズルの縦方向（ｍ ｅｒｉｄｉａｎ）の半分の断面図である。 図２は、図１の面II−IIでのアンカー・デバイスの断面の拡大図である。 図３および４は、図２の面III−IIIおよびIV−IVでの断面図である。 実施形態の詳細な説明 図１は、広がり部分１２を含むノズル１０を示し、広がり部分１２はねじ止め などでスロート（のど部）形成部１４に固定されている。常套の様式では、ノズ ルのスロートは、ノズルの軸Ａ上に位置する回転中心Ｃの周りでノズルがピボッ ト（または旋回）できるように、可撓性の接合部を介してスラスタ（図示せず） の端部構造に連結される。広がり部分１２は、一般に複合材料からなる。特に、 広がり部分１２は熱構造複合材料、例えば炭素／炭素複合材（炭素マトリックス で緻密化した炭素の繊維補強材を有する）またはセラミックマトリックス複合材 （セラミックマトリックスで緻密化した、例えば炭素繊維またはセラミック繊維 などの耐火性繊維補強材を有する）などからなっていてよい。 アクチュエータ部材のための複数のアンカー・デバイスが、広がり部分に取り 付けられる。図１には１個だけのアンカー・デバイス２０を示す。ノズルを所望 の向きに操縦するために、少なくとも２つのアンカー・デバイスが軸Ａの周囲の 角度位置に１８０°以外の他の角度、例えば９０°の角度で互いに隔間して設け られる。 アンカー・デバイス２０は、壁の厚さが最も厚い位置で広がり部分に配置され 、この最大厚さは、壁の厚さが連続的に増加することによるものである。 アクチュエータ部材１８の一方の端部１８ａとのピボット式リンクを提供する ピン１６を支持するという連結の目的のために、各アンカー・デバイス２０は金 属取付部２２を含む。図示した例では、アクチュエータ部材１８はピストン・ア ンド・シリンダー・デバイスであり、そのもう一方の端部１８ｂは、スラスタの 本体に固定された支持体（図示せず）にピボット式で取り付けられている。 図２〜４に、アンカー・デバイス２０の現時点で好ましい実施態様をより詳細 に示す。 取付部２２には実質的に矩形の基部（またはベース）２２ａが含まれ、ピン１ ６は、基部２２ａの中央部から突き出た２つのプレート２２ｂで支持される。基 部２２ａの頂面には、環状凹部２２ｃがプレート２２ｂを取り囲んで形成されて いる。 金属リングで構成される弾性変形可能なエレメント２４が凹部２２ｃ内に配置 される。リング２４は、環状凹部２２ｃの軸に対する法線とゼロでない角度を形 成する円錐台形の面を有する。 リング２４の寸法および形状は、リングがフリーの状態にあるときに、リング ２４の上縁部の一つが、基部２２ａの面、例えばリングの外側縁部２４ａの上に 突き出るように選択される。 リング２４は、基部２２ａの頂面に対して押圧されるカバープレートの形態を 有するスラスト（または押圧）エレメント２６によって、凹部２２ｃの内側で圧 縮される。このため、リング２４は、カバープレート２６に対して押圧する外側 上縁部２４ａと、凹部２２ｃの底部にて基部２２ａに対して押圧する内側底縁部 ２４ｃとを有し、リングが弾性変形する。 取付部２２と広がり部分１２との間には、スペーサー２８が挿入されている。 カバープレート２６は取付部２２に対して押圧され、取付部２２はスペーサー ２８と共に、ボルト３０およびナット３１によって広がり部分１２に対して押圧 される。各ボルト３０は、広がり部分１２の壁に挿入され、締結されたインサー ト（または挿入物）３２に形成された歯が刻まれた部分または皿穴（ｃｏｕｎｔ ｅｒｓｕｎｋ）部分と係合する頭部３０ａを有し、ボルト３０のシャンク（また は軸部）３０ｂは、スペーサー２８、基部２２ａ、およびカバープレート２６を 貫通する。ナット３１は、シャンク３０ｂの端部と係合し、金属ワッシャー（ま たは座金）３４を介してカバープレート２６を押圧する。 各々のインサート３２は、広がり部分１２の外部からその厚さ方向に形成され た止まりハウジング（blind housing）３６に収容された円筒形のパーツである 。例えば、各インサートは各々のハウジング３６にねじ込まれ、また、接着され る。各インサート３２の底部に配置されるカップ３８は、ボルトの頭部３０ａを 覆う。 インサート３２は、広がり部分１２の外面からわずかに突き出し、スペ ーサー２８は、インサートの外面に向かって圧迫し、広がり部分の表面に対して 隙間 （またはクリアランス）Ｊを残す。 ペグ（または杭）４０、例えば２つのペグは、スペーサー２８および基部２２ ａの接触面に形成された止まり穴（blind hole）に整列して受容される。他のペ グ４２、例えば同様の２つのペグは、スペーサー２８および広がり部分１２の対 向面に形成された止まり穴に整列して受容される。 操作時には、ノズルから放出されるガスによって、広がり部分１２の壁は著し く加熱される。この壁は、取付部を構成する金属材料と異なる熱膨張係数を有す る複合材料からなる。従って、アンカー・デバイスのエレメント、特に取付部２ ２を、過剰な加熱から保護し、膨張差を補償することが必要である。また、アク チュエータ部材のアンカー点の位置での横滑りを回避し、これにより、ノズルの 操縦における不正確さ、即ち意図した操縦方向からの逸れを回避するために、そ のような膨張差にもかかわらず、取付部２２を広がり部分に向かって押圧し続け ることが重要である。 従って、スペーサー２８の機能は、広がり部分１２から取付部２２を断熱する ことにある。スペーサー２８は、有利には、熱構造複合材料、例えば炭素／炭素 （Ｃ／Ｃ）複合材またはセラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）からなる。ス ペーサー２８の断熱機能は、広がり部分１２の壁と基部２２ａとに面する面に凹 部（またはセットバック）２８ａおよび２８ｂを加工することによって強化でき る。 ボルト３０およびナット３１は、好ましくは耐火性であり、熱膨張係数の小さ な金属あるいは合金からなる。しかしながら、それらを広がり部分１２から断熱 することが好ましい。この断熱は、頭部３０ａを保護するカップ３８と同様に、 有利にはＣ／ＣまたはＣＭＣ複合材からなるインサート３２により提供される。 取付部２２、カバープレート２６、およびリング２４は、高温に耐える金属ま たは合金、例えば、米国の会社であるＨａｙｎｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ ｌ Ｉｎｃ．（インディアナ州ココモ）から「Ｈａｙｎｅｓ（登録商標）ａｌｌ ｏｙ Ｎｏ．７１８」として市販されるような「インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ） （登録商標）」タイプの合金からなる。また、ワッシャー３４に同じ合金を用い ることができる。他の耐火金属または合金も想定できる。 金属エレメントが膨張した場合でも、使用した構成は、リング２４に働く弾性 的な予応力（プレストレス）のおかげで、広がり部分１２に向かって取付部２２ を押圧しつづけることができる。即ち、リングは広がり部分に対して押圧する力 を調節するように作用する。 ペグ４０、４２には、ボルト３０およびナット３１と同じまたは類似の材料を 用いることができる。取付部２２に接続されたアクチュエータ部材によってノズ ルに操縦力が加えられた場合、ペグ４０、４２は、誘発されたスリップ・フォー ス（または滑動力）を伝達する。従って、これらは取付部２２またはスペーサー ２８がスライドまたは回転することを防止する。加えて、ペグ４０、４２は、剪 断力を吸収する（ｔａｋｅ ｕｐ）ことによって、ボルト３０にかかる応力を本 質的に引張りだけであることを確保する。 スペーサー２８が直接に広がり部分の壁を押圧する代わりに、インサート３２ を押圧することにより、インサートのねじ部に剪断力を制限することができる。 アンカー・デバイス２０が取り付けられる広がり部分１２の厚みがより大きい ことは、アクチュエータ部材のスラスト部での剛性を増強させ、従って、ノズル の挙動およびノズルの操縦精度に悪影響を及ぼし得た変形を回避するように働く 。 上述の実施態様は、いくつかの方法で改変することができる。従って、リング ２４を、複数の弾性変形可能なエレメント、例えばボルト３０が通過する基部に 形成された凹部に配置されたワッシャーで置換できる。また、広がり部分の壁に 固定された単一のインサートにボルトの頭部をアンカリング（または固定）する ことができ、スペーサー２８をこのインサートに対して押圧することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カミー，ピエール フランス、エフ―33160サン・メダール・ アン・ジャル、アレ・ドゥ・ラ・コンヴァ ンション12番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アクチュエータ部材（１８）とのリンクを提供するための少なくとも一つの 取付部（２２）と、取付部を広がり部分に取り付けるための取付手段とを含む、 ノズルの広がり部分を操縦するアクチュエータ部材のためのアンカー・デバイス であって、取付手段が、広がり部分の壁に配置されて、保持されるように構成さ れた少なくとも一つのインサート（３２）と、熱に由来する寸法の変化を補償す るように構成された少なくとも一つの弾性変形可能なエレメント（２４）を含む 固定手段とを含み、これにより、広がり部分に対して取付部を押圧する力を維持 する、デバイス。 ２．１つまたは各々のインサート（３２）が断熱材料からなる、請求の範囲第１ 項に記載のデバイス。 ３．１つまたは各々のインサート（３２）が熱構造複合材料からなる、請求の範 囲第２項に記載のデバイス。 ４．固定手段がスラスト・エレメント（２６）を含み、スラスト・エレメント（ ２６）は、スラスト・エレメント（２６）と取付部（２２）との間で１つまたは 各々の弾性変形可能なエレメントを圧縮するようにして、１つまたは各々のイン サート（３２）に連結されている、請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載のデ バイス。 ５．１つまたは各々の弾性変形可能なエレメント（２４）が、取付部（２２）に 形成された凹部（２２ｃ）内に配置されている、請求の範囲第１〜４項のいずれ かに記載のデバイス。 ６．取付部（２２）と広がり部分の壁との間に挿入されたスペーサー（２８）を 含む、請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載のデバイス。 ７．スペーサー（２８）が断熱材料からなる、請求の範囲第６項に記載のデバイ ス。 ８．スペーサー（２８）が熱構造複合材料からなる、請求の範囲第７項に記載の デバイス。 ９．スペーサー（２８）が１つまたは各々のインサート（３２）に載置されてい る、請求の範囲第６〜８項のいずれかに記載のデバイス。 １０．請求の範囲第１〜９項のいずれかに記載の少なくとも一つのアンカー・デ バイスを備える広がり部分を有し、１つまたは各々のインサート（３２）が、広 がり部分（１２）の領域であって、その壁の厚さが広がり部分の他の領域よりも 大きい領域に配置されている、操縦可能ノズル。 １１．壁の厚さがより大きい領域が、厚さがより薄い隣接する領域と連続的につ ながっている、請求の範囲第１０項に記載の操縦可能ノズル。 １２．１つまたは各々のインサート（３２）が、広がり部分（１２）の壁に形成 されたハウジングの内側にねじ込まれ、あるいは接着されている、請求の範囲第 １０または１１項に記載の操縦可能ノズル。