JP2006118444A - 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適用する場合、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 applying a safe arm device for laser ignition products to a multistage rocket, the laser light for ignition of the laser oscillation device is given to each multistage 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照射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 irradiation 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信装置とひとつ又は複数の着火用レーザ光を受光する光ファイバを有し、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、レーザ発振装置からの着火用レーザ光の照射方向を制御することにより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 has a laser transmitter that emits an ignition laser beam and an optical fiber that receives one or more ignition laser beams, and the ignition laser beam emitted from the laser oscillator is separated from the laser oscillator by a fixed gap. In this case, the ignition laser beam is selected from the one or more optical fibers by controlling the irradiation direction of the ignition laser beam from the laser oscillation device. It is characterized by having a mechanism for switching so as to transmit to an optical fiber or not to transmit 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、レーザ発振装置からの着火用レーザ光の照射方向を制御する機構がレーザ発振装置を電動モータで回転駆動する構造であることを特徴とする。 Here, a lens is disposed 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 beam for ignition, and the laser beam for ignition from the laser oscillation device is used. The mechanism for controlling the irradiation direction has a structure in which the laser oscillation device is driven to rotate by an 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、着火用レーザ光の照射方向の切換機構とアーム時及びセーフ時の伝送及び遮断経路選択の切換機構を兼ねることにより、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 product of the present invention has a simple structure by combining the switching mechanism of the irradiation direction of the laser light for ignition and the switching mechanism of transmission and cutoff path selection at the time of arm and safe. 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の平面図を、図2にレーザ発振装置部の側面図を示す。 The present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of an embodiment of a safe arm device for laser ignition pyrotechnics according to the present invention, and FIG. 2 is a side view of a laser oscillation device section.
図1及び図2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はセーフ用遮断壁、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はレーザ発振装置取付架台である。 1 and 2, 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, and 5 is a safety barrier wall. , 6 are optical fiber core wires, 7 is an optical fiber connector, 8 is a condensing lens, 9 is a rotational drive motor, and 10 is a mounting frame for the laser oscillation device.
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 optical fiber 6, and the ignition laser light from the safe arm device for laser ignition and pyrotechnics is used to ignite the inside of the ignition device. The ignition agent is ignited, and finally the propellant in the rocket motor is ignited.
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照射する役割を担う。
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、上流から照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 optical fiber series 3 and the second stage rocket motor transmission optical fiber series 4 are composed of an optical fiber core wire 6, an
図2は、着火用レーザ光の照射方向を制御して、各伝送光ファイバ系列3、4に選択的に伝送させる場合と、いずれの伝送光ファイバ系列3、4にも伝送させない場合に切り換える機構を説明するものである。同図に示すように、レーザ発振装置1は、レーザ発振装置取付架台10に取付られ、回転駆動モータ9は、レーザ発振装置取付架台10に連結されている。従って、回転駆動モータ9を回転させることで、レーザ発振装置取付架台10およびレーザ発振装置1を所望の方向に回転させてレーザ発振装置1から発光した着火用レーザ光の照射方向を制御することができる。
FIG. 2 shows a mechanism for controlling the irradiation direction of the laser light for ignition to selectively transmit to each transmission optical fiber series 3, 4 and when not transmitting to any transmission optical fiber series 3, 4. Is described. As shown in the figure, the
特に、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)でレーザ発振装置1から出射された着火用レーザ光の照射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。
In particular, the
次に、作動機構について述べる。 Next, the operation mechanism will be described.
何れのロケットモータ用点火装置にも点火することのないセーフモードの状態では、レーザ発振装置1は、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に正対することのない方向に位置している。この場合のレーザ発振装置1の方向は特に限定するものではなく、各伝送光ファイバ3、4の中間の方向に、或いはセーフ用遮断壁5に正対する方向に向けておくことが可能である。
In a safe mode state in which no rocket motor ignition device is ignited, the
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の回転駆動に伴ってレーザ発振装置取付課題10が回転し、レーザ発振装置1の照射方向が第1段ロケットモータ用伝送光ファイバ系列3に正対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に示すレーザ発振装置1の照射方向の角度位置は、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 when the first stage rocket motor ignition device is ignited, the laser oscillation
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、同様に回転駆動モータ9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, the
これらのアームモードでは、レーザ発振装置1の発光面と各伝送光ファイバ系列3、4の受光面が精度良く正対された位置に配置されなければ、光エネルギの伝送損失が大きくなる。このため、例えば、伝送損失を低く押さえるよう、レーザ発振装置1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 light emitting surface of the
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ため、レーザ発振装置1の照射方向はいずれの伝送光ファイバ系列3、4にも正対しないことになる。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の何れにもに着火用レーザ光が伝送されないため、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
セーフモード時における着火レーザ光の下流側にはなにもなくても良いが、レーザ光の反射により、系内の部品に悪影響を及ぼしたり、反射光が伝送光ファイバ系列に侵入し伝送経路が成立したりする場合は、セーフ用遮断壁5を設置する。セーフ用遮断壁5は、レーザ光の反射光が他に悪影響を及ぼさないよう、例えば、レーザ光が反射しにくい素材等が用いられる。
There is nothing on the downstream side of the ignition laser light in the safe mode, but the reflection of the laser light has an adverse effect on the components in the system, or the reflected light enters the transmission optical fiber line and the transmission path is established. If it does, install the
上記の如く構成された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から照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 / ignition product of the present invention configured as described above, the laser light emitted from one
1 ・・・ レーザ発振装置
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 ・・・ セーフ用遮断壁
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 ・・・ レーザ発振装置取付架台
DESCRIPTION OF
Claims (3)
3. The safe arm device for a laser ignition pyrotechnic product according to claim 1, wherein the laser oscillation device is rotationally driven by an electric motor in the mechanism for controlling the irradiation direction of the laser light for ignition from the laser oscillation device.
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JP2004307735A JP2006118444A (en) | 2004-10-22 | 2004-10-22 | Safe arm device for laser ignited ordnance |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018040272A (en) * | 2016-09-06 | 2018-03-15 | 株式会社Ihiエアロスペース | Safe arm device for laser ignition |
JP2019086266A (en) * | 2017-11-10 | 2019-06-06 | 川崎重工業株式会社 | Switchable laser device |
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JPH08303300A (en) * | 1995-05-10 | 1996-11-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Safe arm device for laser ignition explosive device |
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2004
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