JP2004324607A - Gas distributing device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス発生室から複数の箇所にガスを分配するガス分配装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガス発生室から複数の箇所にガスを分配するガス分配装置として、例えば、ロケット、ミサイル及び宇宙船の軌道変更および姿勢制御に用いるサイドスラスタが知られている。サイドスラスタとは、大気圏内あるいは大気圏外を飛行する飛翔体に搭載し、機軸とほぼ垂直方向にジェットを噴射して飛翔体の軌道変更および姿勢制御を行うものである。
【0003】
かかるガス分配装置及びサイドスラスタは、種々の構成のものが、特許文献1〜5、等に開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−346598号公報
【特許文献2】
特開平10−103156号公報
【特許文献3】
特開2001−18897号公報
【特許文献4】
特開平6−331300号公報「飛翔体のサイドスラスタ」
【特許文献5】
特開平8−219696号公報「飛翔体の制御装置」
【0005】
特許文献1の「横推力制御装置」は、軌道姿勢制御用スラスタであり、図15に示すように、4つのスラスタ51が装備される。対向する2つのスラスタのピントル52は対になっており、各ピントル52を2つのサーボモータ53で動かすことにより、スロート面積を変化させ、推力を調整する。またこの装置では、対向するスラスタ52のスロート面積の和が一定(全面積の1/2)に保たれる構造になっているため、スロートの全面積(対向するスラスタが2セット)の和が常に一定になる。
【0006】
特許文献2の「ガス流を配分する制御バルブ」は、軌道姿勢制御用スラスタであり、図16に示すように、一般的に4つのスラスタ61が装備される。半球面状のマニホールド62に4つの穴(スロート63)が開いており、制御バルブ64を回転させることにより、スロート面積を変化させ、推力を調整する。制御バルブは2つのサーボモータ65によって、ジョイスティックのように回転させる。またこの装置では、対向するスラスタのスロート面積の和が一定(全面積の1/2)に保たれる構造になっているため、スロート63の全面積(対向するスラスタが2セット)の和が常に一定になっている。
【0007】
特許文献3の「ロケット」は、図17に示すように、4つのサーボモータがそれぞれのピントル71を前後運動させ、スロート面積を変化させる。なおこの装置では、各スラスタのスロート面積を自由に変化させられるが、総面積が機械的に一定に保たれる構造にはなっていない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ロケット、ミサイル及び宇宙船等で用いられるガス分配装置(例えばサイドスラスタ)では、ガス発生剤(例えば固形推進剤)を用いたガス発生装置は、一旦始動するとそれが燃焼する時間にわたって高圧ガスを連続的に発生する。そのため、ガス分配装置は内部の圧力を一定に保持できるようにスロートの総面積を常に一定に保つ必要がある。
【0009】
また、サイドスラスタとして軌道変更や姿勢制御に用いる場合には、使用するスラスタからできるだけ大量(好ましくは全量)のガスを噴射でき、かつ使用しないスラスタからの噴射ガスはできるだけ少く(好ましくはゼロに)できることが好ましい。
【0010】
特許文献1、2の装置では、対向するスラスタのセットでそれぞれ半分のガスを消費するため、単軸作動(スラスタ軸に平行方向の力を発生させる作動状態)させたとき発生ガスの半分しか有効に利用できない。このとき作動方向と垂直方向の軸は、中立を保持するため1/4ずつのガスを消費している。そのため、使用するスラスタからガスを全量噴射できる装置(例えば、特許文献3の「ロケット」)と同じ性能を得るには、より大量の発生ガスが必要となり、ガス発生装置が大型化し、推進薬の重量が嵩む問題点があった。
また、この装置では、ピントルのストロークとスロート面積が比例するよう設計する必要があるが、実際にそのような設計をすることは困難であり、可能であってもスラスタ性能の損失を伴うおそれがある。
【0011】
一方、特許文献3の装置は、4つのサーボモータを使う構造になっているため、サーボモータ、サーボアンプ、電池及び機械的リンク機構等の重量が大きくなり、かつアンプの数量が増加するので、コストが高くなる。また、それぞれのピントルが独立して動くため、スロート面積が常に一定にならず、燃焼が不安定になり、燃焼停止あるいは圧力上昇を引き起こしたり、燃焼室圧力が不安定になり、推力が安定しない問題点があった。
【0012】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものある。すなわち、本発明の目的は、スロートの総面積を常に一定に保ちながら、ガス発生室から複数箇所に分配比率を連続的に変化させて分配することができ、かつ複数のうち必要箇所に全ガス量を分配することができ、アクチュエータの必要数が少なく、低コスト化が可能なガス分配装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ガス発生室から複数の出口にガス流を分配するガス分配装置であって、
複数の出口に通じる各流路面積を連続的に変化させる回動可能なシャッターを有する複数の流量調節バルブと、
該複数の流量調節バルブを互いに連動して制御する連動制御機構とを備え、
前記流量調節バルブは、各流路面積を全開から全閉まで連続的に調整可能であり、
前記連動制御機構は、複数の流量調節バルブの流路面積の総和が常に一定に保たれ、かつ任意の1つの流量調節バルブに、ガス発生室からの全てのガス流量を流せるようになっている、ことを特徴とするガス分配装置が提供される。
【0014】
上記本発明の構成によれば、流量調節バルブが、各流路面積を全開から全閉まで連続的に調整可能であり、連動制御機構が、複数の流量調節バルブの流路面積の総和が常に一定に保たれ、かつ任意の1つの流量調節バルブに、ガス発生室からの全てのガス流量を流せるようになっているので、スロートの総面積を常に一定に保ちながら、ガス発生室から複数箇所に分配比率を連続的に変化させて分配することができ、かつ複数のうち必要箇所に全ガス量を分配することができる。
【0015】
本発明の第1実施形態によれば、前記連動制御機構は、複数のカム溝をそれぞれ有し互いに同軸に積層された2枚のカム板と、該2枚のカム板のカム溝の交叉位置に位置する複数のカムフォロアと、該カムフォロアとシャッターを連結する複数の動力伝達機構と、2枚のカム板を独立に回転駆動する2つの駆動装置とを有し、
前記カム溝と動力伝達機構は、2枚のカム板の回転角度に応じて、複数のシャッターを連動して回動させ各流路面積を連続的に変化させる。
【0016】
この構成によれば、2つの駆動装置で2枚のカム板を独立に回転駆動し、2枚のカム板のカム溝の交叉位置に位置するカムフォロアを連続的に移動することにより、2枚のカム板の回転角度に応じて、複数のシャッターを連動して回動させ各流路面積を連続的に変化させることができる。
【0017】
本発明の第2実施形態によれば、前記連動制御機構は、外周部に案内面を有し互いに同軸に積層された2枚のカム板と、該2枚のカム板の案内面と摺動して揺動する複数対のフォロアアームと、該各対のフォロアアームの揺動によりシャッターを回動させる複数の動力伝達機構と、2枚のカム板を独立に回転駆動する2つの駆動装置とを有し、
前記カム溝と動力伝達機構は、2枚のカム板の回転角度に応じて、複数のシャッターを連動して回動させ各流路面積を連続的に変化させる。
【0018】
この構成によれば、2つの駆動装置で2枚のカム板を独立に回転駆動し、2枚のカム板の案内面と摺動して揺動する複数対のフォロアアームを連続的に揺動することにより、2枚のカム板の回転角度に応じて、複数のシャッターを連動して回動させ各流路面積を連続的に変化させることができる。
【0019】
また、互いに直交する4方向の出口に対応する4つの流量調節バルブと、各流量調節バルブに対応する4組の動力伝達機構と、2枚のカム板を独立に回転駆動する2つの駆動装置を備える。
この構成により、2つの駆動装置で4つの流量調節バルブを制御することができ、アクチュエータの必要数を低減し、低コスト化を達成できる。
【0020】
前記駆動装置は、カム板を回転駆動する歯車列と、該歯車列を回転駆動するサーボモータと、カム板の回転角度を検出するポテンショメータとからなる。
この構成により、カム板の回転角度をフィードバックしてサーボモータを制御し、カム板の回転角度を正確に制御することができる。
【0021】
前記シャッターは、動力伝達機構による目標スロート面積からのずれを低減するように、スロート形状が設定されている。
この構成により、動力伝達機構(例えば、リンク機構、歯車機構)の制約による目標スロート面積からのずれを修正することも可能であり、より望ましい形態になる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【0023】
図1は、本発明のガス分配装置を内蔵した飛翔体の模式図である。この図において、(A)はロケット、ミサイル、宇宙船等の飛翔体1の側面図であり、(B)はそのB−B矢視図である。飛翔体1は、本発明のガス分配装置10を内蔵し、複数(この例では4つ)の出口からガス流し噴射し、飛翔体1の軌道変更や姿勢制御をするようになっている。
【0024】
図1(B)に示すように、この例では4つの出口(噴射口)は、互いに直交する4方向(0°、90°、180°、270°)に設定されている。以下、各噴射方向又はこれに関連する機構を説明の便宜上、記号a,b,c,dで示す。
【0025】
図2は第1実施形態における図1(A)のA部断面図である。この図に示すように、本発明のガス分配装置10は、隔壁5で仕切られたガス分配室6と分配制御室7からなり、ガス発生室2から複数の出口11a,11b,11c,11dにガス流3を分配する機能を有する。
【0026】
図3は図2のA−A断面図である。本発明のガス分配装置10において、出口11a,11b,11c,11dに通じる各流路面積は、同一に設定されている。
また、ガス分配装置10は、4つの流量調節バルブ12を備える。この流量調節バルブ12は、4つの出口11a,11b,11c,11dにそれぞれ通じる各流路面積を連続的に変化させる回動可能なシャッター12a,12b,12c,12dを有する。各シャッター12a,12b,12c,12dは飛翔体1の軸心Z−Zに平行な回動軸13a,13b,13c,13dを有し、この回動軸の回動により、出口11a,11b,11c,11dに通じる各流路面積を全開から全閉まで連続的に調整できるようになっている。
【0027】
なお各シャッターは、後述する動力伝達機構による目標スロート面積からのずれを低減するように、スロート形状を設定するのが好ましい。
【0028】
図4は、図2のB−B断面図である。この図に示すように、本発明のガス分配装置10は、更に4つの流量調節バルブ12を互いに連動して制御する連動制御機構20を備える。
図2及び図4において、連動制御機構20は、2枚のカム板21、22、4つのカムフォロア24a,24b,24c,24d、4組の動力伝達機構26a,26b,26c,26d、及び2つの駆動装置28からなる。
【0029】
図5は、カム板の構成図である。2枚のカム板21、22は、図2及び図4に示すように、互いに同軸に積層され、それぞれ独立に回転可能に支持される。また図5(A)(B)に示すように、それぞれ4つのカム溝21a〜21d,22a〜22dを有する。なお、この図ではカム溝の中心線のみを実線で示している。
図5(C)に示すように、2枚のカム板21、22を同軸に積層すると、2枚のカム板のカム溝は交叉するように設定されており、4つのカムフォロア24a,24b,24c,24dは、それぞれ2枚のカム板のカム溝の交叉位置に位置する。
【0030】
4組の動力伝達機構26a,26b,26c,26dは、図4に示すように、この例ではそれぞれ2つのリンク部材がピンで連結されたリンク機構であり、カムフォロア24a,24b,24c,24dとシャッターの回動軸13a,13b,13c,13dを連結する。
【0031】
2つの駆動装置28は、図2及び図4に示すように、それぞれカム板21又は22を回転駆動する歯車列29aと、歯車列29aを回転駆動するサーボモータ29bと、カム板21又は22の回転角度を検出するポテンショメータ29cとからなる。
【0032】
上述した2枚のカム板21、22のカム溝21a〜21d,22a〜22dの形状と動力伝達機構(リンク機構)26a,26b,26c,26dは、2枚のカム板21、22の回転角度に応じて、4つのシャッター12a,12b,12c,12dを連動して回動させ各流路面積を連続的に変化させるようになっている。またこの作動において、4つの流量調節バルブの流路面積の総和が常に一定に保たれ、かつ任意の1つの流量調節バルブに、ガス発生室からの全てのガス流量を流せるようになっている。
【0033】
図6〜図10は、上述した第1実施形態のガス分配装置の作動説明図である。これらの図において、カム板21に付した2つの数字(例えば0/0)は、カム板21、22の基準位置からの回転角度(°)であり、4つの出口11a,11b,11c,11dの外側の数字(例えば0.25)は、単一流路の最大面積に対する各流路面積の比率を示している。
【0034】
また、図6〜図10において、図6は各流路面積が同一(面積比率:0.25)に設定された基準位置、図7は基準位置から2枚のカム板21、22が−15°/0°の位置、図8はカム板21、22が+15°/0°の位置、図9は−15°/−15°の位置、図10は+15°/+15°の位置を示している。
【0035】
図6において、4つの出口11a,11b,11c,11dの流路面積比率は、すべて0.25であり、ガスの噴射量は流路面積に比例することから、4方向の噴射量が同一である状態を示している。また、4つの出口11a,11b,11c,11dの流路面積比率の和は1.0であり、4つの出口の面積合計が単一流路の最大面積と一致しており、ガス発生室2で発生するガス圧を一定に保持している。
【0036】
図7では、3つの出口11b,11c,11dの流路面積比率は、すべて0であり、出口11aのみが1となっている。この状態では、出口11aの流量調節バルブ12のみに、ガス発生室からの全てのガス流量を流すことができる。また、この状態でも、4つの出口11a,11b,11c,11dの流路面積比率の和は1.0であり、4つの出口の面積合計が単一流路の最大面積と一致し、ガス発生室2で発生するガス圧を一定に保持することができる。
【0037】
同様に図8、9、10では、それぞれ出口11c,11b,11dのみの流路面積比率が1で、その他がすべて0となっており、それぞれ1つの流量調節バルブに、ガス発生室からの全てのガス流量を流せるようになっている。また、どの場合でも4つの出口の流路面積比率の和は1.0であり、4つの出口の面積合計が単一流路の最大面積と一致し、ガス発生室2で発生するガス圧を一定に保持することができる。
【0038】
図11は、第1実施形態のガス分配装置の特性図である。この図は下側カム板22を0°に固定し、上側カム板21の回転角度(横軸)を変化させた時の、4つの流量調節バルブ12の開度(縦軸)を示している。また、図中の4本の曲線は、図1に示したa〜dのシャッターに対応している。
図4に示した4組の動力伝達機構(リンク機構)とカム溝は、対向する2対はそれぞれ軸心Zに対し点対称に構成され、かつ相互に直交する機構は、位相が90°相違するように構成されている。
この結果、図11すように、シャッターaが、最大→中立位置→0と変化するとき、点対称位置のシャッターcは、0→中立位置→最大と逆に動作し、直交位置のシャッターb,cは0→中立位置→0と変化する。
従ってこの図から、図6〜図10に示した以外の状態においても、4つの流量調節バルブの流路面積の総和を常に一定に保持し、かつ任意の1つの流量調節バルブに、ガス発生室からの全てのガス流量を流すことができることがわかる。
【0039】
図12は、第1実施形態のガス分配装置の別の特性図である。この図は1軸方向(a方向)の推力全開状態から、3軸方向(c方向)推力全開状態へ推力片樵るする場合を示している。この図において、横軸が下側カム板22を0°に固定し、上側カム板21の回転角度、縦軸は1軸方向(a方向)の推力と2軸方向(b方向)の推力である。
この図から、2軸方向(b方向)の推力をほぼ0に保持したまま、1軸方向(a方向)の推力を最大から逆方向(3軸方向(c方向)の最大まで連続的に変化させることができることがわかる。
【0040】
図13は、本発明のガス分配装置の第2実施形態を示す部分断面図であり、図14はその部分側面図である。
図13において、本発明のガス分配装置10は、4つの流量調節バルブ12を互いに連動して制御する連動制御機構30を備える。
【0041】
連動制御機構30は、2枚のカム板31、32、4対のフォロアアーム34a,34b,34c,34d、35a,35b,35c,35d、4組の動力伝達機構36及び2つの駆動装置28からなる。4つの流量調節バルブ12と2つの駆動装置28の構成は第1実施形態と同様である。
【0042】
図13(A)は、2枚のカム板31、32と4対のフォロアアームの平面図、図13(B)(C)はそれぞれカム板31、32とこれと係合する4対のフォロアアームの一方を示している。
2枚のカム板31、32は、外周部に案内面をそれぞれ有し、互いに同軸に積層されている。また、4対のフォロアアームの一方34a,34b,34c,34d(上アーム)は、カム板31の案内面と摺動して揺動し、4対のフォロアアームの他方35a,35b,35c,35d(下アーム)は、カム板32の案内面と摺動して揺動する。
2枚のカム板31、32と4対のフォロアアームは、対向する2対はそれぞれ軸心Zに対し点対称に構成され、かつ相互に直交する機構は、位相が90°相違するように構成されている。
【0043】
図4において、動力伝達機構36は、4対のフォロアアームの揺動運動を合成してシャッター12を回動させる機能を有する。
【0044】
この動力伝達機構36は、一種の遊星歯車装置であり、太陽ギヤ36a、遊星ギヤ36b、外周の内歯ギヤ36c、および遊星ギヤとともに太陽ギヤを中心に回転する回転板37からなる。
シャッター12の回動軸(この図では13b)の一端(図で左端)に太陽ギヤ36aは回転可能に連結され、4対のフォロアアームの一方34b(上アーム)が回転板37に固定され、4対のフォロアアームの他方35b(下アーム)が内歯ギヤ36cの外面に固定されている。
なお、フォロアアームを太陽ギヤと内歯ギヤに接続し、シャッターを遊星ギヤに接続してもよい。
【0045】
この構成により、4対のフォロアアーム34a,34b,34c,34dの揺動運動を合成してシャッター12を回動させ、各流路面積を連続的に変化させることができる。
従って、2枚のカム板31、32、4対のフォロアアーム34a,34b,34c,34d、4組の動力伝達機構36の設定により、第1実施形態と同様に、4つの流量調節バルブの流路面積の総和を常に一定に保持し、かつ任意の1つの流量調節バルブに、ガス発生室からの全てのガス流量を流すことができる。
【0046】
なお、本発明は上述した実施例及び実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。例えば、上述の例ではサイドスラスタを例示したが、本発明はこれに限定されず、複数の箇所にガスを分配するガス分配装置に適用することができる。また、板カムを溝カムに変更し、逆に溝カムを板カムに変更することもできる。
【0047】
【発明の効果】
上述したように、本発明の構成によれば、流量調節バルブが、各流路面積を全開から全閉まで連続的に調整可能であり、連動制御機構が、複数の流量調節バルブの流路面積の総和が常に一定に保たれ、かつ任意の1つの流量調節バルブに、ガス発生室からの全てのガス流量を流せるようになっているので、スロートの総面積を常に一定に保ちながら、ガス発生室から複数箇所に分配比率を連続的に変化させて分配することができ、かつ複数のうち必要箇所に全ガス量を分配することができる。
【0048】
従って、本発明のガス分配装置は、スロートの総面積を常に一定に保ちながら、ガス発生室から複数箇所に分配比率を連続的に変化させて分配することができ、かつ複数のうち必要箇所に全ガス量を分配することができ、アクチュエータの必要数が少なく、低コスト化が可能である、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガス分配装置を内蔵した飛翔体の模式図である。
【図2】本発明の第1実施形態における図1(A)のA部断面図である。
【図3】図2のA−A断面図である。
【図4】図2のB−B断面図である。
【図5】図2のカム板の構成図である。
【図6】第1実施形態のガス分配装置の作動説明図である。
【図7】第1実施形態のガス分配装置の別の作動説明図である。
【図8】第1実施形態のガス分配装置の別の作動説明図である。
【図9】第1実施形態のガス分配装置の別の作動説明図である。
【図10】第1実施形態のガス分配装置の別の作動説明図である。
【図11】第1実施形態のガス分配装置の特性図である。
【図12】第1実施形態のガス分配装置の別の特性図である。
【図13】本発明のガス分配装置の第2実施形態を示す部分断面図である。
【図14】図13の部分側面図である。
【図15】従来の装置の構成図である。
【図16】従来の装置の構成図である。
【図17】従来の装置の構成図である。
【符号の説明】
1 飛翔体、3 ガス流、5 隔壁、6 ガス分配室、7 分配制御室、
10 ガス分配装置、11a,11b,11c,11d 出口(噴射口)、
12 流量調節バルブ、12a,12b,12c,12d シャッター、
13a,13b,13c,13d 回動軸、
20 連動制御機構、21、22 カム板、
21a〜21d,22a〜22d カム溝、
24a,24b,24c,24d カムフォロア、
26a,26b,26c,26d 動力伝達機構(リンク機構)、
28 駆動装置、29a 歯車列、29b サーボモータ、29c ポテンショメータ、
30 連動制御機構、31、32 カム板、
34a,34b,34c,34d フォロアアーム(上アーム)、
35a,35b,35c,35d フォロアアーム(下アーム)、
36 動力伝達機構(遊星歯車装置)、36a 太陽ギヤ、
36b 遊星ギヤ、36c 内歯ギヤ、37 回転板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas distribution device that distributes gas from a gas generation chamber to a plurality of locations.
[0002]
[Prior art]
As a gas distribution device that distributes gas from a gas generation chamber to a plurality of locations, for example, a side thruster used for trajectory change and attitude control of a rocket, a missile, and a spacecraft is known. The side thruster is mounted on a flying object that flies in the atmosphere or outside the atmosphere, and ejects a jet in a direction substantially perpendicular to the aircraft axis to change the trajectory and control the attitude of the flying object.
[0003]
Various configurations of such gas distribution devices and side thrusters are disclosed in
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-346598 A [Patent Document 2]
JP-A-10-103156 [Patent Document 3]
JP 2001-18897 A [Patent Document 4]
JP-A-6-331300, "Side thruster of a flying object"
[Patent Document 5]
JP-A-8-219696, "Flying object control device"
[0005]
The "lateral thrust control device" of
[0006]
The “control valve for distributing gas flow” in
[0007]
In the "rocket" of Patent Document 3, as shown in FIG. 17, four servomotors move each
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In gas distribution devices (eg, side thrusters) used in rockets, missiles, spacecraft, etc., gas generators using gas generating agents (eg, solid propellants), once started, continuously deliver high pressure gas over the time they burn. Occurs. Therefore, the total area of the throat must be kept constant so that the gas distribution device can keep the internal pressure constant.
[0009]
When the side thruster is used for trajectory change or attitude control, the thruster to be used can inject as much (preferably the entire amount) of gas as possible, and the thruster not to be used injects as little as possible (preferably to zero). Preferably it is possible.
[0010]
In the apparatuses of
In addition, in this device, it is necessary to design so that the stroke of the pintle and the throat area are proportional, but it is difficult to actually design such, and even if possible, there is a possibility that loss of thruster performance may be involved. is there.
[0011]
On the other hand, since the device of Patent Document 3 has a structure using four servo motors, the weight of the servo motor, the servo amplifier, the battery, the mechanical link mechanism, etc. increases, and the number of amplifiers increases. The cost increases. Also, since each pintle moves independently, the throat area is not always constant, combustion becomes unstable, causing combustion stop or pressure rise, combustion chamber pressure becomes unstable, and thrust is not stable There was a problem.
[0012]
The present invention has been made to solve the above problems. That is, an object of the present invention is to distribute the gas from the gas generation chamber to a plurality of locations while continuously changing the distribution ratio, while always keeping the total area of the throat constant, and to distribute all the gas to the required locations among the plurality. It is an object of the present invention to provide a gas distribution device capable of distributing an amount, requiring a small number of actuators, and enabling cost reduction.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided a gas distribution device for distributing a gas flow from a gas generation chamber to a plurality of outlets,
A plurality of flow control valves having a rotatable shutter that continuously changes each flow path area leading to the plurality of outlets,
An interlocking control mechanism that interlocks and controls the plurality of flow control valves,
The flow control valve is capable of continuously adjusting each flow passage area from fully open to fully closed,
The interlocking control mechanism is configured such that the sum of the flow path areas of the plurality of flow control valves is always kept constant, and all the gas flow rates from the gas generation chamber can flow to any one flow control valve. A gas distribution device is provided.
[0014]
According to the configuration of the present invention, the flow control valve is capable of continuously adjusting each flow passage area from fully open to fully closed, and the interlocking control mechanism is configured such that the sum of the flow passage areas of the plurality of flow control valves is always constant. All the gas flow from the gas generation chamber is kept constant and can flow to any one flow control valve. Can be distributed while continuously changing the distribution ratio, and the entire gas amount can be distributed to necessary portions among a plurality.
[0015]
According to the first embodiment of the present invention, the interlocking control mechanism includes two cam plates each having a plurality of cam grooves and stacked coaxially with each other, and an intersection position of the cam grooves of the two cam plates. A plurality of cam followers, a plurality of power transmission mechanisms connecting the cam followers and the shutter, and two driving devices for independently rotating and driving the two cam plates,
The cam groove and the power transmission mechanism rotate a plurality of shutters in conjunction with each other in accordance with the rotation angle of the two cam plates to continuously change the area of each channel.
[0016]
According to this configuration, the two cam plates are independently driven to rotate by the two driving devices, and the cam followers located at the intersections of the cam grooves of the two cam plates are continuously moved, whereby the two cam plates are moved. In accordance with the rotation angle of the cam plate, a plurality of shutters can be rotated in conjunction with each other to continuously change the area of each channel.
[0017]
According to a second embodiment of the present invention, the interlocking control mechanism includes two cam plates having a guide surface on an outer peripheral portion and stacked coaxially with each other, and sliding with the guide surfaces of the two cam plates. A plurality of pairs of follower arms that swing and swing, a plurality of power transmission mechanisms that rotate a shutter by swinging of each pair of follower arms, and two driving devices that independently rotate and drive two cam plates. Has,
The cam groove and the power transmission mechanism rotate a plurality of shutters in conjunction with each other in accordance with the rotation angle of the two cam plates to continuously change the area of each channel.
[0018]
According to this configuration, the two cam plates are independently driven to rotate by the two driving devices, and the plurality of pairs of follower arms that swing by sliding on the guide surfaces of the two cam plates are continuously swung. By doing so, the plurality of shutters can be rotated in conjunction with each other in accordance with the rotation angle of the two cam plates, so that the area of each flow path can be changed continuously.
[0019]
In addition, four flow control valves corresponding to outlets in four directions perpendicular to each other, four sets of power transmission mechanisms corresponding to each flow control valve, and two driving devices that independently rotate and drive two cam plates are provided. Prepare.
With this configuration, four flow control valves can be controlled by two driving devices, so that the required number of actuators can be reduced and cost can be reduced.
[0020]
The driving device includes a gear train for rotating the cam plate, a servomotor for rotating the gear train, and a potentiometer for detecting a rotation angle of the cam plate.
With this configuration, the servomotor can be controlled by feeding back the rotation angle of the cam plate, and the rotation angle of the cam plate can be accurately controlled.
[0021]
The shutter has a throat shape so as to reduce deviation from a target throat area due to a power transmission mechanism.
With this configuration, it is possible to correct a deviation from the target throat area due to a restriction of a power transmission mechanism (for example, a link mechanism, a gear mechanism), which is a more desirable form.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are given to the common parts in the respective drawings, and the duplicate description will be omitted.
[0023]
FIG. 1 is a schematic view of a flying object incorporating the gas distribution device of the present invention. In this figure, (A) is a side view of the flying
[0024]
As shown in FIG. 1B, in this example, the four outlets (injections) are set in four directions (0 °, 90 °, 180 °, 270 °) orthogonal to each other. Hereinafter, each injection direction or a mechanism related thereto is indicated by symbols a, b, c, and d for convenience of explanation.
[0025]
FIG. 2 is a sectional view of a portion A in FIG. 1A in the first embodiment. As shown in this figure, a
[0026]
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. In the
The
[0027]
It is preferable that each shutter has a throat shape so as to reduce deviation from a target throat area due to a power transmission mechanism described later.
[0028]
FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG. As shown in this figure, the
2 and 4, the interlocking
[0029]
FIG. 5 is a configuration diagram of the cam plate. As shown in FIGS. 2 and 4, the two
As shown in FIG. 5C, when the two
[0030]
As shown in FIG. 4, the four
[0031]
As shown in FIGS. 2 and 4, the two
[0032]
The shapes of the
[0033]
6 to 10 are explanatory diagrams of the operation of the gas distribution device of the first embodiment described above. In these figures, two numbers (for example, 0/0) given to the
[0034]
6 to 10, FIG. 6 shows a reference position where each flow passage area is set to be the same (area ratio: 0.25), and FIG. 7 shows that two
[0035]
In FIG. 6, the flow path area ratios of the four
[0036]
In FIG. 7, the flow path area ratios of the three
[0037]
Similarly, in FIGS. 8, 9, and 10, the flow path area ratios of only the
[0038]
FIG. 11 is a characteristic diagram of the gas distribution device of the first embodiment. This figure shows the opening degree (vertical axis) of the four
The four sets of power transmission mechanisms (link mechanisms) and the cam grooves shown in FIG. 4 are configured such that two opposing pairs are each point-symmetric with respect to the axis Z, and the mechanisms orthogonal to each other have a phase difference of 90 °. It is configured to
As a result, as shown in FIG. 11, when the shutter a changes from the maximum to the neutral position to 0, the shutter c at the point symmetric position operates in the reverse order from 0 to the neutral position to the maximum, and the shutters b and c changes from 0 → neutral position → 0.
Therefore, from this figure, even in states other than those shown in FIGS. 6 to 10, the sum of the flow passage areas of the four flow control valves is always kept constant, and the gas generation chamber is connected to any one flow control valve. It can be seen that all the gas flow rates can be made to flow.
[0039]
FIG. 12 is another characteristic diagram of the gas distribution device of the first embodiment. This figure shows a case in which the thrust is fully opened in the uniaxial direction (direction a) and the thrust is fully opened in the triaxial direction (direction c). In this figure, the horizontal axis fixes the
From this figure, the thrust in the uniaxial direction (a direction) is continuously changed from the maximum to the maximum in the reverse direction (the triaxial direction (c direction)) while the thrust in the biaxial direction (b direction) is maintained at almost 0. It can be seen that it can be done.
[0040]
FIG. 13 is a partial sectional view showing a second embodiment of the gas distribution device of the present invention, and FIG. 14 is a partial side view thereof.
In FIG. 13, the
[0041]
The interlocking
[0042]
13A is a plan view of two
The two
The two pairs of
[0043]
4, the
[0044]
The
The
The follower arm may be connected to the sun gear and the internal gear, and the shutter may be connected to the planet gear.
[0045]
With this configuration, the swing motion of the four pairs of
Therefore, by setting the two
[0046]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, although the side thruster is illustrated in the above-described example, the present invention is not limited to this, and can be applied to a gas distribution device that distributes gas to a plurality of locations. Further, the plate cam can be changed to a groove cam, and conversely, the groove cam can be changed to a plate cam.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the configuration of the present invention, the flow control valve can continuously adjust each flow passage area from fully open to fully closed, and the interlocking control mechanism can control the flow passage area of the plurality of flow control valves. The total sum of the throat is always kept constant, and all the gas flow from the gas generation chamber can be flowed to any one flow control valve. The distribution ratio can be continuously changed from the chamber to a plurality of locations, and the total gas amount can be distributed to a necessary location among the plurality.
[0048]
Therefore, the gas distribution device of the present invention can distribute the gas from the gas generation chamber to a plurality of locations while continuously changing the distribution ratio, while always keeping the total area of the throat constant, and can distribute the distribution ratio to necessary locations among the plurality. It has excellent effects such as the ability to distribute the entire gas amount, the required number of actuators is small, and the cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a flying object incorporating a gas distribution device of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a part A in FIG. 1A in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;
FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG. 2;
FIG. 5 is a configuration diagram of a cam plate of FIG. 2;
FIG. 6 is an operation explanatory view of the gas distribution device of the first embodiment.
FIG. 7 is another operation explanatory view of the gas distribution device of the first embodiment.
FIG. 8 is another operation explanatory view of the gas distribution device of the first embodiment.
FIG. 9 is another operation explanatory view of the gas distribution device of the first embodiment.
FIG. 10 is another operation explanatory view of the gas distribution device of the first embodiment.
FIG. 11 is a characteristic diagram of the gas distribution device of the first embodiment.
FIG. 12 is another characteristic diagram of the gas distribution device of the first embodiment.
FIG. 13 is a partial sectional view showing a second embodiment of the gas distribution device of the present invention.
FIG. 14 is a partial side view of FIG.
FIG. 15 is a configuration diagram of a conventional device.
FIG. 16 is a configuration diagram of a conventional device.
FIG. 17 is a configuration diagram of a conventional device.
[Explanation of symbols]
1 projectile, 3 gas flow, 5 partition, 6 gas distribution room, 7 distribution control room,
10 gas distribution device, 11a, 11b, 11c, 11d outlet (injection port),
12 flow control valve, 12a, 12b, 12c, 12d shutter,
13a, 13b, 13c, 13d rotating shaft,
20 interlocking control mechanism, 21, 22 cam plate,
21a-21d, 22a-22d cam groove,
24a, 24b, 24c, 24d cam followers,
26a, 26b, 26c, 26d power transmission mechanism (link mechanism),
28 drive, 29a gear train, 29b servo motor, 29c potentiometer,
30 interlock control mechanism, 31, 32 cam plate,
34a, 34b, 34c, 34d follower arm (upper arm),
35a, 35b, 35c, 35d follower arm (lower arm),
36 power transmission mechanism (planetary gear device), 36a sun gear,
36b planetary gear, 36c internal gear, 37 rotating plate
Claims (6)
複数の出口に通じる各流路面積を連続的に変化させる回動可能なシャッターを有する複数の流量調節バルブと、
該複数の流量調節バルブを互いに連動して制御する連動制御機構とを備え、
前記流量調節バルブは、各流路面積を全開から全閉まで連続的に調整可能であり、
前記連動制御機構は、複数の流量調節バルブの流路面積の総和が常に一定に保たれ、かつ任意の1つの流量調節バルブに、ガス発生室からの全てのガス流量を流せるようになっている、ことを特徴とするガス分配装置。A gas distribution device that distributes a gas flow from a gas generation chamber to a plurality of outlets,
A plurality of flow control valves having a rotatable shutter that continuously changes each flow path area leading to the plurality of outlets,
An interlocking control mechanism that interlocks and controls the plurality of flow control valves,
The flow control valve is capable of continuously adjusting each flow passage area from fully open to fully closed,
The interlocking control mechanism is configured such that the sum of the flow path areas of the plurality of flow control valves is always kept constant, and all the gas flow rates from the gas generation chamber can flow to any one flow control valve. And a gas distribution device.
前記カム溝と動力伝達機構は、2枚のカム板の回転角度に応じて、複数のシャッターを連動して回動させ各流路面積を連続的に変化させる、ことを特徴とする請求項1に記載のガス分配装置。The interlocking control mechanism includes two cam plates each having a plurality of cam grooves and stacked coaxially with each other, a plurality of cam followers located at intersections of the cam grooves of the two cam plates, and the cam follower. A plurality of power transmission mechanisms that connect the shutters, and two driving devices that independently rotate and drive the two cam plates,
2. The cam groove and the power transmission mechanism according to claim 1, wherein a plurality of shutters are rotated in conjunction with each other in accordance with a rotation angle of two cam plates to continuously change respective flow passage areas. The gas distribution device according to claim 1.
前記カム溝と動力伝達機構は、2枚のカム板の回転角度に応じて、複数のシャッターを連動して回動させ各流路面積を連続的に変化させる、ことを特徴とする請求項1に記載のガス分配装置。The interlocking control mechanism includes two cam plates having a guide surface on the outer periphery and stacked coaxially with each other, and a plurality of pairs of follower arms that slide and swing with the guide surfaces of the two cam plates. A plurality of power transmission mechanisms for rotating the shutter by swinging the pair of follower arms, and two driving devices for independently rotating and driving the two cam plates,
2. The cam groove and the power transmission mechanism according to claim 1, wherein a plurality of shutters are rotated in conjunction with each other in accordance with a rotation angle of two cam plates to continuously change respective flow passage areas. The gas distribution device according to claim 1.
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