JP2006118443A - Safe arm device for laser ignited ordnance - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ着火火工品用セーフアーム装置に関するものである。具体的には、ロケット、人工衛星、航空機、ミサイル等の航空宇宙製品のレーザ着火火工品に適用される安全装置に関するものである。 The present invention relates to a safe arm device for laser ignition products. More specifically, the present invention relates to a safety device applied to laser ignition products for aerospace products such as rockets, artificial satellites, aircraft, and missiles.
従来、航空宇宙製品の火工品発火部は、その多くが火薬を電気的に着火する電気着火方式であった。しかし、火薬をレーザ光により着火するレーザ着火火工品が採用されるのに伴って、該レーザ着火火工品に対する安全装置となるセーフアーム装置が開発されている。このようなレーザ着火火工品用セーフアーム装置としては、レーザ光を遮蔽物で遮断することによりセーフ機構をもたせる方式が考えられてきた。 Conventionally, many pyrotechnics ignition parts of aerospace products have been electrically ignited to electrically ignite explosives. However, with the adoption of laser ignition products that ignite explosives with laser light, safe arm devices have been developed that serve as safety devices for the laser ignition products. As such a safe arm device for laser ignition pyrotechnics, a method of providing a safe mechanism by blocking laser light with a shielding object has been considered.
例えば、着火用レーザ光を伝送する上流光路側光ファイバと下流光路側光ファイバに一定間隙を設け、その間隙にシャッターを挿入する機構をもたせたレーザ着火火工品用セーフアーム装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。この特許文献1に記載された方式では、シャッターの上流側と下流側が1対1の関係になっているため、ひとつのレーザ発振装置によってひとつのレーザ着火火工品の着火を制御するのに有利である。
For example, there has been proposed a safe arm device for a laser ignition / ignition product having a mechanism for inserting a shutter in the gap between the upstream optical path side optical fiber and the downstream optical path side optical fiber for transmitting the laser light for ignition. (For example, refer to Patent Document 1). In the method described in
多段ロケットにレーザ着火火工品用セーフアーム装置を採用する場合、多段のロケットの点火装置個々に対し、レーザ発振装置の着火用レーザ光を所定のタイミング(各段のロケットの点火時期に応じたタイミング、着火タイミング)で伝送させる系が必要である。しかし、上記特許文献1に記載された方式では、シャッターの上流側と下流側が1対1の関係になっているため、このまま多段ロケットに適用するのは不可能であるという問題が生じる。
When a multi-stage rocket is equipped with a laser-ignited safe arm device, the laser light for ignition of the laser oscillation device is given to each multi-stage rocket ignition device at a predetermined timing (according to the ignition timing of each stage rocket). Timing and ignition timing) are necessary. However, in the system described in
この問題の解決策としては、多段のロケットの点火装置個々に対し、同数のレーザ着火火工品用セーフアーム装置を用いる手段が考えられるが、この手段では構造においても、価格においても、数量分大きくならざるを得ないという問題が生じる。もう一つの解決策としては、特許文献1に記載された方式において、下流側の伝送経路を複数に分岐し、所定のタイミングで伝送経路を切り換える機構をもたせる手段が考えられるが、この手段ではその機構を新たに付加するために、系の構造を複雑にせざるを得ないという問題が生じる。
As a solution to this problem, it is possible to use the same number of safe arm devices for laser ignition pyrotechnics for each multistage rocket ignition device. The problem arises that it must be large. As another solution, in the method described in
このように、特許文献1に記載されたレーザ着火火工品用セーフアーム装置では、多段ロケットに適用する場合、複雑な構造をとらざるを得ないため、設計上からも品質保証上からも価格的にも非常に困難な問題が存在していた。
As described above, in the safe arm device for laser ignition pyrotechnics described in
本発明者等は、以上のような問題点を取り除き、アーム時においてレーザ発振装置からの着火用レーザ光を複数伝送経路の中から選択された目的の経路に切り換え伝送すること、また、セーフ時においてはいずれの経路にも伝送しないことを確実に行うことができ、簡単かつ小型化可能な構造を有するレーザ着火火工品用セーフアーム装置を提供することを目的として鋭意研究した結果、レーザ発振装置からの着火用レーザ光の進行方向を制御するだけで所定の伝送経路または遮断経路に切り換えることができる簡便な方式を見出し、本発明をなすに至った。 The present inventors have removed the above-described problems, switching the laser light for ignition from the laser oscillation device to a target path selected from a plurality of transmission paths at the time of arm, As a result of earnest research for the purpose of providing a safe arm device for laser ignition pyrotechnics that can be reliably transmitted without being transmitted through any path, and that has a simple and miniaturizable structure, laser oscillation The inventors have found a simple system that can be switched to a predetermined transmission path or cutoff path only by controlling the traveling direction of the laser light for ignition from the apparatus, and have made the present invention.
従って本発明は、着火用レーザ光を発光するレーザ発振装置と着火用レーザ光を受光するひとつ又は複数の光ファイバと着火用レーザ光の光路の進行方向を制御する方向制御装置を有し、レーザ発振装置から発する着火用レーザ光をレーザ発振装置より一定間隙離れて配置された光ファイバに伝送するレーザ着火火工品において、前記方向制御装置を制御することによりレーザ発振装置からの着火用レーザ光を前記ひとつ又は複数の光ファイバの中から選択された光ファイバへ伝送させ又はいずれの光ファイバへも伝送させないように切り換える機構を有することを特徴とする。 Accordingly, the present invention includes a laser oscillation device that emits an ignition laser beam, one or more optical fibers that receive the ignition laser beam, and a direction control device that controls the traveling direction of the optical path of the ignition laser beam. In a laser ignition pyrotechnic product for transmitting an ignition laser beam emitted from an oscillation device to an optical fiber disposed at a certain distance from the laser oscillation device, the laser beam for ignition from the laser oscillation device is controlled by controlling the direction control device. Is transmitted to an optical fiber selected from the one or a plurality of optical fibers, or is switched so as not to be transmitted to any optical fiber.
ここで、レーザ発振装置の発光面、及び光ファイバの受光面には、着火用レーザ光を確実に伝送するために、レンズが配置される構造をとること、着火用レーザ光の進行方向を制御するために、方向制御装置が鏡で構成されること、方向制御装置が電動モータ等に取り付けられ、電動モータにより回転駆動することを特徴とする。 Here, a lens is arranged on the light emitting surface of the laser oscillation device and the light receiving surface of the optical fiber in order to reliably transmit the laser light for ignition, and the traveling direction of the laser light for ignition is controlled. In order to achieve this, the direction control device is constituted by a mirror, the direction control device is attached to an electric motor or the like, and is rotationally driven by the electric motor.
即ち、本発明のレーザ着火火工品用セーフアーム装置は、着火用レーザ光の進行方向の切換機構を用いて、アーム時及びセーフ時の伝送及び遮断経路選択を行うことにより、簡単な構造にすることができるものである。 That is, the safe arm device for laser ignition products of the present invention has a simple structure by performing transmission and cutoff path selection at the time of arm and safe using a switching mechanism for the direction of travel of the laser light for ignition. Is something that can be done.
この発明によれば、簡単かつ小型化可能な構造にもかかわらず、アーム時においてレーザ発振装置からの着火用レーザ光を複数伝送経路の中から選択された目的の経路に切り換え伝送すること、またセーフ時においてはいずれの経路にも伝送しないことを確実に行うことができる。 According to the present invention, in spite of a simple and miniaturizable structure, the laser light for ignition from the laser oscillation device can be switched and transmitted to a target path selected from a plurality of transmission paths at the time of arm, In safe time, it is possible to reliably carry out no transmission to any path.
本発明について、図を用いて具体的に説明する。図1に本発明のレーザ着火火工品用セーフアーム装置の一実施例を示す。 The present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a safe arm device for laser ignition pyrotechnics according to the present invention.
図1において、1はレーザ発振装置、2は拡散レンズ、3は第1段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列、4は第2段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列、5はスリーブ、6は光ファイバ心線、7は光ファイバコネクタ、8は集光レンズ、9は回転駆動モータ、10は反射鏡である。
In FIG. 1, 1 is a laser oscillation device, 2 is a diffusion lens, 3 is a transmission optical fiber series for the first stage rocket motor, 4 is a transmission optical fiber series for the second stage rocket motor, 5 is a sleeve, and 6 is an optical fiber core.
図には示していないが、各光ファイバ6の下流側には、例えばロケットモータの点火装置が位置し、本レーザ着火火工品用セーフアーム装置からの着火用レーザ光により、点火装置内の点火薬に火がつき、最終的にロケットモータ内の推進薬への点火が行われる。
Although not shown in the drawing, an ignition device of a rocket motor, for example, is located downstream of each
レーザ発振装置1には、伝送されるレーザ光が点火薬を十分に点火させる出力をもつレーザ発振装置が用いられる。全体の系を小型化する観点から、例えば、高出力タイプのレーザダイオードが用いられる。レーザ発振装置1の発光面には拡散レンズ2が配置されている。拡散レンズ2は、片面凸型のレンズで、レーザ発振装置1から発光される着火用レーザ光を下流へ拡散して出射する役割を担う。
As the
第1段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列3、及び、第2段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列4は、光ファイバ心線6、光ファイバコネクタ7、集光レンズ8より構成される。光ファイバコネクタ7の中心には、光ファイバ心線6が保持されている。光ファイバコネクタ7の受光面には集光レンズ8が配置されている。集光レンズ8は、片側凸型のレンズで、上流から出射された着火用レーザ光を集光し、下流側の光ファイバ心線8へ伝送する役割を担う。
The first stage rocket motor transmission
レーザ発振装置1、及び、第1段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列3、及び、第2段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列4は、スリーブ5で連結されている。本実施例の場合、スリーブは3つの円筒が合わさった形状になっており、着火用レーザ光が各光ファイバ系列3、4にずれなく伝送されるよう、それぞれの円筒の中心軸が同一面で重なるように配置されている。
The
スリーブ5内部における、レーザ発振装置1、及び、第1段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列3、及び、第2段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列4の光軸が重なる点を中心にした位置には、方向制御装置を構成する反射鏡10が配置され、着火用レーザ光を反射する役割を担っている。反射鏡10は、スリーブ5の底面から内部に挿入されており、反射鏡10の下部は、回転駆動モータ9に連結されている。
Inside the
回転駆動モータ9は着火用レーザ光の進行方向を切り換える機構を構成するものである。この回転駆動モータ9は予め回転角度が設定されており、所定のタイミング(例えば、各段のロケットモータに対する点火、非点火時期に対応したタイミング)で反射鏡10を回転駆動し、レーザ発振装置1の着火用レーザ光の進行方向を切り換えることができる。回転駆動モータ9は、例えば、電動モータが用いられる。 The rotary drive motor 9 constitutes a mechanism for switching the traveling direction of the laser light for ignition. The rotation drive motor 9 has a rotation angle set in advance, and rotates the reflecting mirror 10 at a predetermined timing (for example, timing corresponding to ignition and non-ignition timing for each stage of the rocket motor). The traveling direction of the ignition laser beam can be switched. For example, an electric motor is used as the rotation drive motor 9.
次に、作動機構について述べる。 Next, the operation mechanism will be described.
いずれの点火装置にも点火させない場合のセーフモードには、回転駆動モータ9を回転駆動させない。従って、反射鏡10の初期位置は、着火用レーザ光の進行方向がいずれの伝送光ファイバ系列3、4にも反射伝送しない位置にあることになる。このため、仮に、迷走電流等による誤動作でレーザ発振装置1が着火用レーザ光を発光したとしても、伝送光ファイバ系列3、4のいずれにも着火用レーザ光が反射伝送されないため、下流の点火装置の発火は起こりえないことになる。
In the safe mode when none of the ignition devices is ignited, the rotational drive motor 9 is not rotationally driven. Therefore, the initial position of the reflecting mirror 10 is a position where the traveling direction of the laser light for ignition does not reflect and transmit to any of the transmission
第1段ロケットモータ用点火装置に点火する場合のアームモードでは、回転駆動モータ9の回転駆動により、反射鏡10が回転し、レーザ発振装置1の進行方向が第1段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列3に反射伝送するように位置決めされ、レーザ発振装置1からの着火用レーザ光が最終的に第1段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列3の下流に伝送されることになる。図1に示す反射鏡10の角度位置は、第1段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列3へ着火用レーザ光を伝送する場合を表している。
In the arm mode in which the first stage rocket motor ignition device is ignited, the reflecting mirror 10 is rotated by the rotational drive of the rotary drive motor 9, and the traveling direction of the
第2段ロケットモータ用点火装置に点火する場合のアームモードでも、同様に反射鏡10の回転駆動を行うことにより、レーザ発振装置1からの着火用レーザ光が最終的に第2段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列4の下流に伝送されることになる。
Even in the arm mode when the second stage rocket motor ignition device is ignited, by similarly rotating the reflecting mirror 10, the laser light for ignition from the
これらのアームモードでは、反射鏡10の位置が精度良く配置されなければ、光エネルギの伝送損失が大きくなる。このため、伝送損失を低く押さえるよう、例えば、反射鏡10の位置を精度良く配置設定することを可能にする配置ガイドや、回転駆動モータ9を正確に止めるストッパーを適用する方式がとられる。 In these arm modes, if the position of the reflecting mirror 10 is not accurately arranged, the transmission loss of light energy increases. For this reason, in order to keep transmission loss low, for example, an arrangement guide that allows the position of the reflecting mirror 10 to be arranged with high accuracy and a stopper that accurately stops the rotary drive motor 9 are applied.
前述の実施例1において、着火用レーザ光の進行方向を制御する方向制御装置を反射鏡10によって構成した。この反射鏡10は、片面が反射面として構成されたものでも良く、また両面が反射面として構成されたものであっても良い。 In the above-described first embodiment, the direction control device that controls the traveling direction of the ignition laser beam is configured by the reflecting mirror 10. The reflecting mirror 10 may be configured such that one side is configured as a reflecting surface, or both surfaces are configured as reflecting surfaces.
また方向制御装置として、2ポジション又は3ポジションの直線往復駆動手段を採用しても良い。この場合、第1段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列3と第2段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列4を並列させると共にこれらの系列3、4と対向させてレーザ発振装置1を配置し、更に、方向制御装置としての3ポジションの直線往復駆動手段を備えて構成される。
Further, a two-position or three-position linear reciprocating drive means may be employed as the direction control device. In this case, the first stage rocket motor transmission
上記方向制御装置によってレーザ発振装置1、又は第1段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列3或いは第2段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列4を移動させることで、レーザ発振装置1と第1段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列3又は第2段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列4を選択的に対向させ、或いはレーザ発振装置1を各系列3、4に対向することのない位置に配置することで、レーザ発振装置1からの着火用レーザ光の進行方向を制御することが可能である。
The
更に、方向制御装置として、90度プリズムを採用しても良い。この場合、レーザ発振装置1と第1段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列3、第2段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列4を並列させると共に、前記プリズムを切り換え機構としての3ポジションの直線往復駆動手段によって駆動し得るように構成される。
Further, a 90 degree prism may be adopted as the direction control device. In this case, the
上記方向制御装置では、直線往復駆動手段を操作して90度プリズムを移動させることで、レーザ発振装置1からの着火用レーザ光を反射させて、該着火用レーザ光の進行方向を、第1段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列3又は第2段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列4に導くように制御することが可能である。
In the direction control device, the linear reciprocating drive means is operated to move the prism by 90 degrees, thereby reflecting the ignition laser beam from the
上記構成を有する本発明のレーザ着火火工品用セーフアーム装置では、一つのレーザ発振装置1から出射されたレーザ光を、着火タイミングに対応させてひとつ又は複数の光ファイバ6の中から選択された目的の光ファイバに確実に伝送することができ、且ついずれの光ファイバにも伝送しないセーフモードの場合には、確実にいずれの光ファイバにも伝送しない。このため、多段ロケットを含む、着火タイミングの異なる複数の着火部位を有する航空宇宙製品のレーザ着火火工品に対し有利に適用することができる。
In the safe arm device for a laser ignition product of the present invention having the above-described configuration, the laser light emitted from one
1 ・・・ レーザ発信装置
2 ・・・ 拡散レンズ
3 ・・・ 第1段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列
4 ・・・ 第2段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列
5 ・・・ スリーブ
6 ・・・ 光ファイバ心線
7 ・・・ 光ファイバコネクタ
8 ・・・ 集光レンズ
9 ・・・ 回転駆動モータ
10 ・・・ 反射鏡
DESCRIPTION OF
Claims (4)
4. The laser ignition according to claim 1, wherein the direction control device is rotationally driven by an electric motor in the mechanism for controlling the traveling direction of the laser light for ignition from the laser oscillation device using the direction control device. Safe arm device for pyrotechnics.
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