JP2005505744A - 拡大された範囲のミサイル発射の発射体の戦術的ベースの精度 - Google Patents

Abstract

誘導発射体10の戦術的なベースはベース構造40を含んでおり、それは複数のフィンスロット46を含んでいる。複数の展開可能なフィン42はベース構造の中枢に回動可能に取り付けられ、収納された位置と展開された位置との間で移動できるように支持されている。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミサイル発射器で使用されるような発射体に関し、特に、爆発物ペイロ−ドと推進剤装薬との間のインタ−フェイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ミサイル発射システムの発射体は発射期間中には非常に厳しい環境に耐えなければならない。推進剤装薬の初期爆発から高圧、衝撃波、最大加速度を含んでいる。厳しい環境はまた発射体構造の発射器出口における事象を含んでおり、すなわち、急速な減圧および動的な減圧負荷が生じる。発射体を発射する発射器は発射口ブレーキを有し、フィンを展開する前にブレーキを洗浄する必要がある。これは重要な設計要求であり、多くのシステムでは達成するのが難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
誘導発射体の戦術的なベ−スはベース構造と、発射体の前部部分にベース構造を固定するためにアダプタ構造とを含んでいる。ベースはさらに複数のフィンスロットを含んでおり、フィンスロットの１つと対応して取り付けられた複数の挿入構造を有している。複数の展開可能なフィンはベース構造に回動できるように取り付けられ、収容された位置と展開された位置の間の移動のために挿入構造内に支持されている。
【０００４】
誘導発射体の後部の多数の構成要素はベースと呼ばれ、兵器システムの成功に重要な役割を果たす。ベースは発射器中における推進装薬の爆発から生じる大きな圧力と衝撃負荷と発射体の残部との間のインタ−フェイスを提供する。加えてベースは空気力学的なフィンを支持し、発射体の回転を遅くし、と同時に安定とリフトを行う。フィンは点火中は収容されたままであり、発射体が発射器を出て、発射口がブレーキがかかってから展開される。ベースは発射体閉鎖装置を支持し、発射口と発射体本体の間の隙間を密閉する装置である。推進装薬衝撃力の効率を最大化し、発射器の施条によって発射体に押し付けられた回転率を減少するために発射体に関して回転する。
【０００５】
本発明は様々な大きさの誘導発射体システムと性能の要求に適切である。記載された実施形態の正確な配置および材料が別の応用に特定のシステム要求に基づいて調節できる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の発射体のベースは、ベース構造40と、ベース構造に限定された複数のフィンスロット46と、ベース構造に取付けられて支持され、収容された位置と展開された位置との間で可動である複数の展開可能なフィン42とを備えていることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１乃至８は本発明による誘導発射体10の例示的な実施例を示す。図面は実寸ではなく、本発明による簡略化された概略図であることを理解すべきである。発射体は発射器、例えば大口径155mm の発射器から発射される。もちろん、本発明は特に口径には制限されず、発射器あるいはロケットシステムにおいて使用される。この例示的な実施例において、発射体は誘導あるいは制御部分20と、ペイロード部分30、典型的には爆発物、戦術的ベース40とを含んでいる。
【０００８】
ベース40は発射体上の爆発物ペイロード30と発射器から推進装薬の間の保護インタ−フェイスを与える。ベースはまた空気力学的飛行安定性を与える。空気力学的飛行安定性を与えるために、図１および３に示されるように、ベースは１組のフィン42を取付けられ、それらは発射体10が発射器の発射口を出た後に展開される。この例示的な実施例において、ベースは発射の期間中の非常に厳しい環境に耐えるよう設計されている。これに推進爆薬の初期爆発から生じる高圧、衝撃波、最高加速度が含まれており、それと同時に急速な減圧を生じるとき発射体が発射器が発射口を出る。発射体を発射するために使用された発射器は砲口のブレーキを含んでおり、それはフィン42が展開される前に洗浄される。フィンは発射後設定時間内に展開し、隙間のない耐性内に発射体の機体の確かな位置に残存する。
【０００９】
ベース40の例示的な実施例は１つの部品の構造に多数の特徴を一体化し、フィン、挿入物、および、ピンが組立てられる。ベースは下部の円錐部分40A （図２）に伝送された高圧の発射負荷およびペイロードの線形負荷を支える半球状のド−ム隔壁80（図４Ａ、４Ｂ、５および８）を利用する。下部の円錐あるいは後部部分40A はベースがフィンの展開より前に発射口ブレーキを確実に洗浄するようのに必要なフィン保持装置を提供するのと同時に、最小材料で支えることができるような構造を提供するために分離挿入物44とフィン42と一緒に動作する壁あるいはリブ76によって分離された多数の空洞70を有している。空洞はワックスまたはシリコンゴム充填物（図７Ａ）のような材料を充填されてもされなくてもよい。この“放射状のリブ”構造は重量を軽くしてドーム隔壁を強くするために重要である。フィン42（図３）は完全に発射体と発射口の間スロット46に保護され、損傷を受けずに正確に動作することを確実にする。このようにこの実施例において、フィンスロットは発射体が発射器部分から発射されあるいは発火されるときに空気流の中に動かないよう配置され、“流れ”でて、空気力学抵抗を増加することがない。後部壁48（図５）がベースの後端部でフィンスロットを閉じており、噴出ガスからフィンを保護し、また飛行中にフィンスロット46に入る空気流を阻止する。図２に示されるように、後部壁は空洞70につながっている開口部を有する。これは空気力学的に有効である。
【００１０】
例示的な実施形態において、ベース40はアニ−ルされたチタニウム6AL4V から鋳造され、ほとんど次の機械処理を必要としないインベストメント鋳造法を使用して製造される。
【００１１】
この応用において、材料は推進体の爆発からの高い衝撃荷重に耐える最大歪み率特性（高延性）、良好な破壊に対する頑強さ、構造特性の顕著な損失をせずに高い温度に耐えることが要求される。別のチタニウムの特性は鋳造体の空隙を取り除く高温平衡プレス工程中の自然治癒作用を有することである。他の材料も使用されることができ、例えば別のチタン合金である。
【００１２】
フィンはベース40を製造するのに使用されたものと同じあるいは類似した材料から製造される。
【００１３】
ベース構造40の外形はボ−トテ−ル型（すなわち円錐部分40A ）を提供し、空気力学抵抗を最小にするために後部部分40B において終端し、発射プラットフォームに対する寸法の調整要求を提供する。この実施例において８つのフィンがあるが、もちろん任意のフィンの数が適応される。フィン42がベース40に収容された場合、その後縁はほぼ外部の円錐部分40A に平行である。１つのフィン42が図２において挿入構造44中の収容された位置で示され、また、図３の展開された位置で示される。収容されたフィンに適応するようにベース構造40に形成された８つの放射状の等間隔の方形のスロット46がある。挿入物44は以下その理由を説明するように完全にフィンとスロットの間の間隙を充填している。フィンは発射および発射口を出るとき厳しい状況の間完全に保護される。フィンが設計されたようにその機能をするように整列を確実に維持する。
【００１４】
ベース40は閉鎖装置90（図４Ｂ）を支持する円周の溝60を外面に有し、例示的応用において回転するバンド構造のナイロン（ＴＭ）である。閉鎖装置90は溝60に設けられた固定されたスリップバンド92の周囲を回転する。ベースの後端部40B から閉鎖装置の前端部までの距離は発射プラットフォームの設計拘束である。溝60のちょうど前方に異なるペイロードにインタ−フェイスできるよう割り当てるアダプタリング94（図８）を支持する円周スレッド62を位置する。アダプタリングは前部ペイロード部に結合するスレッドに設けられ、発射体が発射において回転される発射口あるいは発射器の砲身のねじ溝に対して逆回転する方向のねじである。アダプタリング94は異なるペイロードに適合するように変更できる。
【００１５】
ベースの前端部40C から内部に向かって空洞64（図８）が設けられており、それはベースの重さを減少させる。空洞の形状は推進体装薬爆発の圧力に耐えるために半球ドーム隔壁80を生成する。この隔壁はまた発射中にペイロードを効率的に支持するためにベース部分40A は円錐型を有する。この形状は設計のユニークな特徴である。図５に示されたように、円錐形状は角度Ａによって規定される。
【００１６】
図４Ａ−４Ｂを参照にすると、戦術的ベースの後部表面40B に位置された８個の三角形の断面形状の空洞70が例えばワックスあるいはRTV シリコン弾性ゴムのような柔軟な材料110 （図７Ａ）で充填され、あるいは充填しておらず、それは半球ドームの隔壁80までにベース40中に突出し、フィンの数に対応している。ベースの後端部の周囲に円周方向に位置され、ピン機構によってベースにフィンを取付けるためにピン取付け位置のフィンスロット44に対して垂直な８個の穴72がある。穴72はフィンスロットの一方の側を通って正確に穴をあけ、スロットの反対側を通って取り出す。例示的な実施形態では厳密な公差のために、フィンスロットの位置に穴72は鋳造されない。
【００１７】
ピンはフィンハブ構造42A （図６）中に形成された開口部42B1に押し込まれ、わずかな余裕の空隙で穴72にうまく入る。穴72のすき間およびフィンハブ（42の一部）に押し込めてはめることは発射体の軸に関してフィンの空気力学的表面をよりよい整列を与える。また、ピンをフィンのハブ開口部およびベース40の余裕のある穴42に押し込む技術はフィン整列のためにピンの直径の制御のためによい長さを可能にする。
【００１８】
フィンは前部の収容された位置から後部の展開された位置へ後部ピボット点を中心に回転する。これは空気力学的な力が発射体の安定性を持続するために急速な展開を確実にする。ここに示された後部ピボットとは反対にフィンがピボット点の前方に蝶番で回動できるように取付けた場合には、空気力学的な力は急速なフィンの展開を妨げ、コストおよびリスクを増加する特別な機構を必要とする。さらに、後部位置から回動するフィンを短くするほど、類似した安定性を与えるため、前部ピボット点を中心に回動するフィンは長くなければならない。それは発射体の重心からフィンパネル領域の圧力中心までの距離の関数である。長いフィンはコリオリの力により裂ける傾向があり、短いフィンは狭い空間にまとめるだけでなく、コリオリの力に対してより頑強である。
【００１９】
ベース構造の荷重の大部分は半球ドーム隔壁80によって支持される。後部位置にフィンのピボット点を配置することによって、フィンの荷重が減少され、フィンピボット軸上の歪曲を阻止することができる。
【００２０】
ドーム型のベース構造後部は多数の放射状リブ76を含んでおり、それは支えられていない場合に比較して横断面でドームの隔壁を薄くすることを可能にする。これはベースの重さを減少させる。ベースの中央に、後部表面から内方に突出し、構造を点火するために使用される円筒形の穴78が位置しており、随意的に柔軟な材料110 で充填されてもよい。この特徴は用途によってはロケットモーターノズルに適合するよう修正されることができる。
【００２１】
図５は展開された位置に半分の挿入物および半分のフィンを有するベースの１６分の１のセクタを示している。フィン42は種々の金属合金あるは合成材料（この例示的な実施形態において、フィン材料はチタン）で形成されることができる。先端においてフィンの後縁42A は収容されたとき（図３）閉鎖装置90によって制止されるためのノッチ42A1を有している。閉鎖装置は急速な動的な減圧により発射器の発射口を出た後で解除される。捨てるために拡張し分離した閉鎖装置の下でガスを閉じ込めるのは高圧によるものである。フィンは前部を回転し、非動作状態で閉鎖装置から発射器のチップにより収納される。フィンは収納されたときにピボット点から内方へ重心（ＣＧ）が位置するように設計される。発射の加速は各フィンはＣＧ位置により各スロット中に押しつけられ、砲身内で早まったフィンの展開が行われることが阻止される。
【００２２】
図６を参照にすると、フィンスロット挿入物44は各フィンスロットに設置されおよびフィンを差し込む分離された部片である。その機能はフィンの下のフィンスロット中に高圧ガスがトラップされることを防ぎ、三角形の空洞とフィンスロットの間の壁の圧力荷重を支えることができる。フィンの下にトラップされたガスは発射器出口の過度な速度でフィンを早めに展開可能である。フィン挿入物は以下に説明されるように、フィン保持機構を提供するために壁からフィンへ荷重を移動させる。挿入物44は金属合金、合成物、合成樹脂を含む様々な材料から製造されることができる。この実施形態において、特定の弾性率を有するナイロン合成樹脂材料は各フィンの外形と同じ形状にして、ベースに対応する方形スロットに取付ける。この例において、ベースを構成するチタン合金6AL4V に対して、6/12モールド可能なナイロン（商標名）が挿入物を製造するのに使用可能である。代わりに、挿入物は樹脂、発砲構造体、堅いゴムのような別の適当な材料から作られている。
【００２３】
挿入物は要求された異なるフィンパネル外形に適合するように内部を修正可能である。挿入物はフィンの外形をベースの対応する方形の形状のスロットに変えて、複雑な高価な機械加工や、ベースに要求された鋳造工程を除去する。挿入物44は接着剤のような空隙充填剤を使用してベーススロットの適所に結合される。
【００２４】
その代わりに、スナップイン装置が挿入物をスロット内に保持するよう使用可能である。挿入物はフィンの余地があるよう直線スロットを有するが、挿入物は収納された場合前縁上のフィンの輪郭を有している。
【００２５】
発射器が発射するとき、高圧ガスが半球ドームの隔壁80まで三角形の空洞70を通過し、同時に閉鎖装置90まで後部領域40A を囲み、閉鎖装置の前方領域およびベース40の前部の重量の減少用の空洞64を除いて構造上の流体静力学的の状態を与える。ベースは発射管から加速し始め、前方に発射体の前端部を押しつける。フィンはピボットに関して本体の中方から内方にフィンＣＧが位置するためさらに収容された位置に回転する傾向がある。閉鎖装置90が発射器の砲身の端部で取り除かれた場合、砲身内部の圧力は大気圧になり始め、８つの後部の空洞70の圧力は依然としてアクティブである。空洞内に捕捉されていた圧力はフィン挿入物44の方へ構造壁76を押し始め、次にフィンの側面に対して荷重を移動する。構造壁は図７Ａに示され、ベース40を示す概略図は半分に切断されて示されている。フィン42の各側面に荷重が移動すると前の位置に壁が戻るように後部空洞ガスが減少できるまでフィン展開に対してプラスの抑制を示す力を生成する。この発生は挿入物およびフィンによって構造壁に支えられ、永久に構造の故障を生じないで、厚さを減少させるることを可能にし、発射口のブレーキがクリアされるまで展開を阻止するためにフィンを保持する。フィンスロットと三角形の空洞の間のベース壁76は後部領域40A の外側の壁のための支持を行う。
【００２６】
荷重移動状態は図７Ｂに、ベース40部分的切断図で示されている。発射管からベース40が出る期間中、気圧（Ｐａ）はベースの外側に存在し、砲身内の圧力（Ｐｂ）は端部および三角形の空洞70に作用する。Ｐｂ圧は非常に高く、ベース壁70を挿入物44を偏向させるよう押しつけ、それは挿入物を圧縮し、フィンを押す。挿入物の弾性率が低すぎる場合、ベース壁76の過大な偏向が生じ、へこみあるいは故障を生成する。弾性率が高すぎる場合、圧力Ｐｂが大気圧になるまで、フィンを保持する十分な力をフィンに対して圧迫しない。
【００２７】
本願発明はここで特定の例示的な実施形態を参照にして説明しているが、それは本発明の原理を単に示したものであり、それに限定されないことを理解すべきである。当業者は本発明の技術的範囲内において付加的な変形、応用および実施形態、ならびに本発明が顕著に利用される付加的な分野を認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による誘導発射体の簡略化された斜視図。
【図２】収納された位置の１つのフィンを示す図１の発射体のベース構造の斜視図。
【図３】展開された位置のフィンを示す図２に類似した斜視図。
【図４Ａ】４Ａ−４Ａおよびベース構造の部分的斜視図。
【図４Ｂ】４Ｂ−４Ｂに沿ったベース構造の部分的斜視図。
【図５】展開された位置のフィンの部分を示すベース構造の部分的斜視図。
【図６】ベース構造から分離されたフィンおよび挿入構造の概略斜視図。
【図７Ａ】発射体の発射中のフィン保持を示すベース構造の切断概略斜視図。
【図７Ｂ】ベース構造の１部分の部分的切断斜視図。
【図８】半球ドーム隔壁構造を示すベース構造の簡略化された概略断面図。

Claims (17)

1. ベース構造(40)と、
   ベース構造に形成された複数のフィンスロット(46)と、
   ベース構造に取付けられて支持され、収容された位置と展開された位置との間で可動である複数の展開可能なフィン(42)とを備えている誘導発射体(10)の戦術的ベース。
2. ベース構造は単一の一体構造である請求項１記載のベース。
3. ベース構造はチタンあるいはチタン合金で構成されている請求項１または２記載のベース。
4. ベース構造は半球のドーム型の前方隔壁(80)を含んでいる請求項１乃至３のいずれか記載のベース。
5. ベース構造はその内部に形成された複数の空洞(70)を有する後端部(40A) を含み、それらの空洞はベースの外側表面の外方に拡張する１組の対応する放射状のリブ(76)によって分離されている請求項１乃至４のいずれか記載のベース。
6. 放射状のリブは前記前方の隔壁を形成するために前端部で共に接合されている請求項４および５記載のベース。
7. 隣接したリブは円錐状の構造を形成するために前記後端部で共に接合されている請求項６記載のベース。
8. 前記前方隔壁は加速度発生の期間中ベース構造が受ける荷重の大部分を支えるよう構成されている請求項４乃至７のいずれか１項記載のベース。
9. 柔軟な材料(110) が前記複数の空洞中に配置されている請求項１乃至８のいずれか１項記載のベース。
10. さらに閉鎖装置構造(90)を受けるためにベース構造の前方部分に形成された円周方向の溝(60)を含んでいる請求項１乃至９のいずれか１項記載のベース。
11. さらに発射体の前部セクションにベース構造を固定するアダプタ構造(62,94) を含んでいる請求項１乃至１０のいずれか１項記載のベース。
12. 各フィンは前記収容された位置から前記展開された位置までピボット点を中心に回動運動をするために前記スロットにピボットで取付けられている設置され請求項１乃至１１のいずれか記載のベース。
13. 各フィンのピボット点は前記後端部に隣接するよう配置され、前記収容された位置の各フィンはピボット点を中心に前方に回動される請求項１２記載のベース。
14. フィンは、ベースが重力による直立位置である場合、前記収容された位置に維持されるように前記ピボット点の内方に重心が位置されている請求項１２または１３記載のベース。
15. 対応するフィンスロットの１つに適合する複数の挿入構造（44）を含んでいる請求項１乃至１４のいずれか１項記載のベース。
16. 発射器から発射体を発射する期間中、推進体から生ずる高圧ガスが前記空洞に入り、前記壁を前記挿入物および前記フィンを圧縮するよう偏向させて、発射体が発射器から出る前にフィンが展開されることを阻止する請求項１５記載のベース。
17. 発射体は、弾頭部分(20)と、
    弾頭部分(20)に組立てられたペイロード部分(30)と、
    ペイロード部分に接続されたベース構造(40)を含んでいる請求項１乃至１６のいずれか１項記載のベース。

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