JP2007113826A - 接続及び分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 飛翔体から確実かつ瞬時に補助ロケットモータが分離される接続及び分離装置の提供。
【解決手段】 第１装置本体部10の電気式点火器とピストンの作用により、パラシュート収容部20の蓋21ａが解放され、内部のパラシュート22が放出される。パラシュート22の放出による抵抗により、第１装置本体部10と第２装置本体部30による接続状態から解放され、補助ロケットモータ２が分離される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無人標的機等として使用する飛翔体と前記飛翔体に初期推進力を付与するための打ち上げ用補助ロケットモータとの接続及び分離装置に関する。

無人標的機には、初期浮揚及び推進のため、少なくとも１つの補助ロケットモータが取り付けられるが、無人標的機が所定高度及び速度に達したとき、補助ロケットモータは切り離されて落下する。

特許文献１には、ソレノイドとバネを利用したロケットモータ離脱機構の発明が開示されている。特許文献２には、圧力制御弁の作用により、ロケットモータの推進薬から発生するガス自体を分離手段として用いた発明が開示されている。
特開昭６４−５４１９９号公報 特開昭６３−２０７８００号公報

脱離後のロケットモータは、所定の高度及び速度に達したとき、確実に無人標的機と分離する必要がある。しかし、従来の無人標的機の分離は、ロケットモータの推力と空気抵抗、及び脱離用バネのバランスによって行われるため、飛翔条件によってはバランスが崩れ、分離不良が起こることがある。特許文献１の発明では、適当な条件下での分離を行うため、分離タイミングを調節するソレノイド装置の使用が提案されているが、空気抵抗やバネ力に抗して作動させるためには大型のソレノイドが必要であり、設備スペースや積載重量が大きくなる問題がある。特許文献２の発明では、圧力制御弁の開閉により、ガスの流れを変更するものであるため、確実に分離するための制御が難しい。

本発明は、無人標的機等の飛翔体と、前記飛翔体に初期推進力を付与するための打ち上げ用補助ロケットモータを接続し、かつ前記飛翔体が所定の高度及び速度に達したときに確実に脱離させることができる、接続及び分離装置を提供することを課題とする。

本発明は、課題の解決手段として、
飛翔体と、前記飛翔体に初期推進力を付与するための打ち上げ用補助ロケットモータとの接続及び分離装置であり、
前記接続及び分離装置が、
前記飛翔体側に取り付けられた、後方固定軸を有する第１装置本体部と前方固定軸を有する第２装置本体部を備え、前記補助ロケットモータ側に取り付けられた、パラシュートが収容されたパラシュート収納部、第１固定具及び第２固定具を備えており、
前記後方固定軸と前記第１固定具とを接続する第１接続部と、前記前方固定軸と前記第２固定具とを接続する第２接続部により、前記飛翔体と前記補助ロケットモータを接続するものであり、
前記第１接続部が、前記飛翔体から突設された後方固定軸に第１固定具が嵌め込まれることで接続された部分で、前記第２接続部が、前記飛翔体から突設された前方固定軸に第２固定具が嵌め込まれることで接続された部分であり、
前記第１装置本体部に内蔵された電気式点火器とピストンの作用により、前記パラシュート収納部から前記パラシュートが放出展開され、前記展開されたパラシュートによる空気抵抗によって、前記第１及び第２接続部の結合が解放されることで、前記飛翔体から前記補助ロケットモータが切り離される、接続及び分離装置を提供する。

本発明の接続及び分離装置は、飛翔体と補助ロケットモータを接続すると共に、飛翔後の所定時になると飛翔体と補助ロケットモータを切り離すものであり、前記した接続及び切り離しの動作、並びにそれらに関連した動作をする構成要素を全て含めたものである。

また、本発明の接続及び分離装置の全ての構成要素は、金属、合成樹脂、繊維強化樹脂等の複合材又はこれらを組み合わせた材質からなるものが好ましい。

飛翔体が無人標的機であるとき、通常は１つ又は２つ以上のロケットモータが取り付けられ、ロケットモータは、安定性を高める観点から、少なくとも２箇所にて無人標的機と接続される。本発明では、２箇所の接続部分の結合を解放する手段として、電気式点火器とピストンを用い、パラシュートを放出展開させたときの空気抵抗（飛翔体の飛行方向とは反対方向への引っ張り力）を利用するものである。

前方固定軸と後方固定軸の突設位置は特に制限されるものではなく、飛翔体の形状（胴体の形状や大きさ、翼の位置等）に応じて適宜設定することができる。例えば、前方固定軸を飛翔体の底面から突設させ、後方固定軸を飛翔体の側面又はその近傍（底面と側面の境界面付近）に突設させることができる。

電気式点火器は、例えば、エアバッグ用ガス発生器（運転席のエアバッグ用ガス発生器、助手席のエアバッグ用ガス発生器、サイドエアバッグ用ガス発生器、カーテン用ガス発生器、ニーボルスター用ガス発生器、ガス発生器ブルシートベルト用ガス発生器、チューブラーシステム用ガス発生器、プリテンショナー用ガス発生器等の各種ガス発生器であり、例えば、特開２００１−１６５６００号公報、特開２００１−１６５６００号公報、ＷＯ０１／０３１２８２等に開示されたもの。）等を用いることができる。

この電気式点火器は、点火薬を備えた点火器単独のもの、前記点火器とエンハンサ剤及び／又はガス発生剤を組み合わせたものがあり、作動により、主としてガス（圧力）を発生させるものである。よって、ピストンは、電気式点火器の作動による圧力の上昇を受けて直線運動することで、パラシュート収納部からパラシュートを放出展開させる。

本発明は、課題の他の解決手段として、
前記第１装置本体部が、シリンダと、前記シリンダ内に収容された電気式点火器とピストンを有し、前記パラシュート収納部に近接して配置されたものであり、
前記電気式点火器の作動により、前記ピストンが前記パラシュート収納部の蓋を開放することにより、前記パラシュートが放出展開される、請求項１記載の接続及び分離装置を提供する。

このように電気式点火器とピストンを用いることにより、確実にパラシュートを放出展開させることができる。

本発明は、課題の他の解決手段として、前記第２接続部における前方固定軸が、電気式点火器の作動時に前方固定軸と第２固定具の結合が解放されたとき、飛翔体内に収容されるものである、請求項１又は２記載の接続及び分離装置を提供する。

飛翔体から補助ロケットモータが切り離された後も、飛翔体は暫く飛び続けるため、前方固定軸を収容することで、飛翔体に加えられる空気抵抗を小さくすることができる。前方固定軸の収容手段としては、バネ、ソレノイド、ピストン機構等の公知の手段を適用することができる。また、後方固定軸に対しても、同様の飛翔体内に収容する手段を付することができる。

本発明は、課題の他の解決手段として、前記第１接続部における第１固定具が、Ｕ字状又はそれに近似した切り欠きを有するもので、前記切り欠きの開口部分が飛翔体の飛翔方向になるように後方固定軸に嵌め込まれるものである、請求項１〜３のいずれかに記載の接続及び分離装置を提供する。

このような接続状態であると、パラシュートを放出展開させたときの空気抵抗（飛翔体の飛行方向とは反対方向への引っ張り力）により、第１接続部の結合が解放されやすくなる。

本発明は、課題の他の解決手段として、電気式点火器の作動前、前記ピストンが移動しないようにピンで止められている、請求項１〜４のいずれかに記載の接続及び分離装置を提供する。

このピンの作用により、電気式点火器の作動前においてピストンが移動して、パラシュートが放出されてしまうこと、又はパラシュートが放出されなくなることが防止される。

本発明の接続及び分離装置によれば、打ち上げ前は飛翔体と補助ロケットモータが２箇所で接続されているので、打ち上げ作業性が良く、打ち上げ後の所定時になると、飛翔体から確実に補助ロケットモータを切り離すことができる。

以下、図１〜図５により、本発明の接続及び分離装置の実施の形態を説明する。

図１（ａ）は、電気式点火器の作動前の接続及び分離装置を示す長さ方向の部分断面図、図１（ｂ）は、電気式点火器の作動時の接続及び分離装置を示す長さ方向の部分断面図、図１（ｃ）は、電気式点火器の作動後の接続及び分離装置を示す長さ方向の部分断面図であり、いずれの図においても、飛翔体１の一部を切り欠いて（切り欠き部１Ａ、１Ｂ）、切り欠いた部分の内部が見える状態にて示している。

図２（ａ）は図１（ａ）の部分拡大図、図２（ｂ）は図１（ｂ）の部分拡大図、図２（ｃ）は図１（ｃ）の部分拡大図であり、飛翔体１は切り欠いた部分（切り欠き部１Ａ、１Ｂ）を示している。

図３（ａ）は、図２（ａ）の部分拡大図、図３（ｂ）は、図２（ｂ）の部分拡大図である。

図４（ａ）は、図２（ａ）の部分拡大図、図４（ｂ）は図２（ｂ）の部分拡大図、図４（ｃ）は図２（ｃ）の部分拡大図であり、飛翔体１の切り欠いた部分（切り欠き部１Ｂ）を示している。

図５は、図２（ａ）に示す第２接続部の接続状態を説明するための幅方向の断面図でる。

図１（ａ）、図２（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ）、図５により、接続及び分離装置の構造を説明する。図１（ａ）、図２（ａ）のとおり、打ち上げ前及び打ち上げ後、飛翔体（中空構造のもの）１と補助ロケットモータ２は、接続及び分離装置を介して２箇所（第１接続部及び第２接続部）にて接続されている。

本発明の接続及び分離装置の第１接続部は、飛翔体１から突設された後方固定軸１７に第１固定具１６が嵌め込まれることで接続された部分である。

図３（ａ）に示すとおり、飛翔体１の中空部には、壁面３の肉厚部３ａ上において、縦方向の断面がＬ字状のシリンダ１１が配置されている。シリンダ１１の短辺側の端部には電気式点火器１２が取り付けられ、長辺側の端部にはピストン１３が軸方向に移動自在に装入されている。電気式点火器１２とピストン１３は対向していないが、同一の密閉空間内に位置している。ピストン１３の電気式点火器１２側の端部にはＯリングが嵌め込まれている。電気式点火器１２は、コネクタ、リードワイヤ（又はプラグ）を介して電源に接続されている。

ピストン１３は、シリンダ１１内に装入された第１ピストン部１３ａと、シリンダ１１の長辺外壁に沿って配置された第３ピストン部１３ｃが、シリンダ１１外において第２ピストン部１３ｂにより接続一体化されたものである。よって、ピストン１３は、途中（第２ピストン部１３ｂ）において折り曲げられた形状のものであり、第１ピストン部１３ａと第３ピストン１３ｃは平行関係にある。

第１ピストン部１３ａの外周面には、溝（又は穴）が設けられており、前記溝には、シリンダ１１に設けられたシェアピン１４が差し込まれている。第３ピストン部１３ｃの先端部１３ｄは、肉厚部３ａの外に突き出されている。

図２（ａ）に示すとおり、第１装置本体部１０に近接する位置には、飛翔体１の外表面形状と一致した形状の第１固定具１５が、飛翔体１の外表面に沿って配置されている。第１固定具１５は、一端部にＵ字状又はそれに近似した切り欠き１６を有している。切り欠き１６は、飛翔体１の側面に突設された後方固定軸１７に対して、開口部分が飛翔体１の飛翔方向になるように嵌め込まれている。

第１装置本体部１０に近接する位置には、パラシュート収容部２０が配置されている。パラシュート収容部２０は、蓋２１ａを有する箱２１の内部にパラシュート２２が折り畳まれた状態で収容されたものであり、底部２０ａとパラシュート２２の間にはコイルバネ２４が押し縮められた状態で配置されている。パラシュート２２は、底部２０ａに固定されたワイヤ２５で箱２１に繋がれている。

蓋２１ａは、ばね付きヒンジ２３の作用により、自動的に開放されるように取り付けられているが、電気式点火器１２の作動前は、開放側の端部が第３ピストン部１３ｃの先端部１３ｄで押さえ付けられているため、閉じられた状態にある。

本発明の接続及び分離装置の第２接続部は、飛翔体１から突設された前方固定軸４０に第２固定具４１が嵌め込まれることで接続された部分である。

図４（ａ）に示すとおり、飛翔体１の中空部には、第２装置本体部３０が取り付けられている。第２装置本体部３０では、壁面３の肉厚部３ｂ上において、周壁３１と底面３２で囲まれた円柱状の空間３３が形成されている。周壁３１と底面３２は、単に接触しているだけで結合されていない。

そして、空間３３内には、前方固定軸４０の一部が収容されており、収容された部分の端面は底面３２に固着されている。前方固定軸４０の残部は飛翔体の肉厚部３ｂから外側に突き出されており、突き出された部分の端面には蓋３６が固着されている。

前方固定軸４０の周囲には、押し縮められた状態でコイルバネ３５が装着されている。コイルバネ３５は底面３２と肉厚部３ｂの内表面の間に嵌め込まれているが、必要に応じて両端部が固着されていてもよい。

図５に示すとおり、前方固定軸４０には、第２固定具４１の二股状の先端部４２が嵌め込まれ、前方固定軸４０と先端部４２は接触している。

前方固定具４０の底面部４１ａは補助ロケットモータ２に接合され、端部４１ｂは第１連結手段（例えば、金属板又は金属棒）５０に連結されている。第１連結手段５０の反対側は、第１固定具１５及びパラシュート収容部２０と接続されている。

補助ロケットモータ２と第１固定具１５は、第２連結手段（例えば、金属板、金属線又は金属棒）１８で連結されている。第１連結手段１８の長さ及び取り付け角度は、飛翔体１の打ち上げ及び飛翔角度との関係を考慮して決定される。

このように第１連結手段５０と第２連結手段１８により、補助ロケットモータ２、第１固定具１５、パラシュート収容部２０、第２固定具４１は全体として一体になるように接続されている。

次に、図１（ａ）〜（ｃ）、図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）、（ｂ）図４（ａ）〜（ｃ）、図５により、本発明の接続及び分離装置の動作を説明する。

〔図１（ａ）、図２（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ）、図５の状態〕
飛翔体（無人標的機）１の打ち上げ前及び打ち上げから所定時間までは、図１（ａ）、図２（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ）、図５に示す状態であり、飛翔体１と補助ロケットモータ２は２箇所で接続されている。打ち上げ後、飛翔体１は、補助ロケットモータ２の推力が前方固定軸４０を押すことで上昇し、飛行する。

このとき、第１装置本体部１０では、図３（ａ）に示すとおり、第３ピストン部１３ｃの先端部１３ｄにより、パラシュート収容部２０の蓋２１ａが押さえ付けられているため、蓋２１ａは閉塞状態にある。

また、第２装置本体部３０では、図４（ａ）、図５に示すとおり、前方固定軸４０が第２固定具先端部４２で固定され、押し下げられた状態にある。このため、周壁３１と底面３２の接触部分は押圧状態にあり、コイルバネ３５は、肉厚部３ｂと底面３２の間で押し縮められた状態にある。

〔図１（ｂ）、図２（ｂ）、図３（ｂ）の状態〕
飛翔体１が所定の高度及び速度に達したとき、分離信号（例えば、時限式信号、機体速度関知式信号又は補助ロケットモータの圧力感知式信号）が送られることで、電気式点火器１２に通電が開始され、電気式点火器１２が作動して圧力を発生させる。発生した圧力により、シリンダ１１内のピストン１３が激しく押圧されて、第１ピストン部１３ａと第３ピストン部１３ｃは軸方向に直線運動する。

そして、図３（ｂ）のように、第３ピストン部１３ｃの先端部１３ｄが飛翔体１の中空部内に引き込まれ、蓋２１ａが押さえ付けられた状態から解放されるため、ばね付きヒンジ２３の作用により、蓋２１ａが自動的に開放され、パラシュート２２が放出される。

〔図１（ｃ）、図２（ｃ）、図３（ｂ）、図４（ｂ）〜（ｃ）の状態〕
パラシュート２２が放出展開されると大きな抵抗が生じて、第１固定具１５は引っ張られるため、後方固定軸１７から切り欠き部１６が外れる。そして、第１固定具１５と連動して第１連結手段５０も引っ張られるため、前方固定軸４０から第２固定具４１も外れる。

その結果、飛翔体１と補助ロケットモータ２を接続していた第１及び第２接続部の全ての結合が解放されるため、飛翔体１と補助ロケットモータ２が分離され、補助ロケットモータ２と共に第１固定具１５、パラシュート収容部２０、第２固定具４１も脱落する。

そして、図４（ｃ）のとおり、前方固定軸４０と第２固定具先端部４２との結合が解放され、前方固定軸４０を押し下げていた力が解放される。このため、周壁３１と底面３２の接触部分における押圧状態も解放され、押し縮められていたコイルバネ３５の作用により、底面３２が勢いよく押し上げられる。その結果、前方固定軸４０が勢いよく飛翔体１内部に引き込まれて収容される。前方固定軸４０が突き出していた開口部は、蓋３６により閉塞されるため、空気抵抗を生じることはなく、その後の飛翔体の飛行にも影響をしない。

（ａ）〜（ｃ）は、本発明の接続及び分離装置の動作状態を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図１（ａ）〜（ｃ）の部分拡大図である。 図２（ａ）における接続状態を説明するための部分断面図である。 （ａ）は、図２（ａ）の部分拡大図、図４（ｂ）は図２（ｂ）の部分拡大図、図４（ｃ）は図２（ｃ）の部分拡大図である。 図２（ａ）の幅方向の断面図である。

符号の説明

１ 飛翔体
２ 補助ロケットモータ
１０ 第１装置本体部
１１ シリンダ
１３ ピストン
１５ 第１固定具
１７ 後方固定軸
２０ パラシュート収容部
２２ パラシュート
３０ 第２装置本体部
４０ 前方固定軸
４１ 第２固定具

Claims (5)

1. 飛翔体と、前記飛翔体に初期推進力を付与するための打ち上げ用補助ロケットモータとの接続及び分離装置であり、
   前記接続及び分離装置が、
   前記飛翔体側に取り付けられた、後方固定軸を有する第１装置本体部と前方固定軸を有する第２装置本体部を備え、前記補助ロケットモータ側に取り付けられた、パラシュートが収容されたパラシュート収納部、第１固定具及び第２固定具を備えており、
   前記後方固定軸と前記第１固定具とを接続する第１接続部と、前記前方固定軸と前記第２固定具とを接続する第２接続部により、前記飛翔体と前記補助ロケットモータを接続するものであり、
   前記第１接続部が、前記飛翔体から突設された後方固定軸に第１固定具が嵌め込まれることで接続された部分で、前記第２接続部が、前記飛翔体から突設された前方固定軸に第２固定具が嵌め込まれることで接続された部分であり、
   前記第１装置本体部に内蔵された電気式点火器とピストンの作用により、前記パラシュート収納部から前記パラシュートが放出展開され、前記展開されたパラシュートによる空気抵抗によって、前記第１及び第２接続部の結合が解放されることで、前記飛翔体から前記補助ロケットモータが切り離される、接続及び分離装置。
2. 前記第１装置本体部が、シリンダと、前記シリンダ内に収容された電気式点火器とピストンを有し、前記パラシュート収納部に近接して配置されたものであり、
   前記電気式点火器の作動により、前記ピストンが前記パラシュート収納部の蓋を開放することにより、前記パラシュートが放出展開される、請求項１記載の接続及び分離装置。
3. 前記第２接続部における前方固定軸が、電気式点火器の作動時に前方固定軸と第２固定具の結合が解放されたとき、飛翔体内に収容されるものである、請求項１又は２記載の接続及び分離装置。
4. 前記第１接続部における第１固定具が、Ｕ字状又はそれに近似した切り欠きを有するもので、前記切り欠きの開口部分が飛翔体の飛翔方向になるように後方固定軸に嵌め込まれるものである、請求項１〜３のいずれかに記載の接続及び分離装置。
5. 電気式点火器の作動前、前記ピストンが移動しないようにピンで止められている、請求項１〜４のいずれかに記載の接続及び分離装置。
   
   

Images