JP2011153794A - 飛翔体の分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機体とロケットモータとを機械的に連結し、連結された機体とロケットモータとを容易に分離することができる飛翔体の分離装置を提供する。
【解決手段】飛翔体１０は機体１１と、該機体１１の後部に連結部１２を介して機械的に連結されたロケットモータ１３とより構成されている。飛翔体１０の分離装置は、ロケットモータ１３の燃焼後に機体１１とロケットモータ１３とをアクチュエータ１４により分離する装置である。アクチュエータ１４は前記連結部１２に設けられ、ガス発生装置２６が組み込まれたシリンダ１５内にピストン２５が摺動可能に設けられ、ガス発生装置２６から発生するガスの圧力によりピストン２５を前進させ、そのピストン２５の前進に連動して機体１１とロケットモータ１３との連結を解除すると共に、機体１１を飛翔方向に押圧して飛翔させるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、標的機等の無人機などとして利用され、機体をロケットモータにより飛翔させた後、そのロケットモータを機体から切り離すための飛翔体の分離装置に関する。

一般に、標的機等の無人機はロケットモータの燃焼による駆動力で飛翔するが、ロケットモータは燃焼後には機体から切り離され、海面に落されるようになっている。このように機体からロケットモータを分離する装置として、例えばブースタロケットの分離装置が知られている（特許文献１を参照）。この分離装置は、コアロケットに結合したブースタロケットを分離する装置であって、該ブースタロケットにシリンダと、該シリンダ内を移動する可動体と、シリンダ内にガスを供給するガス発生手段とを備えている。そして、ブースタロケットをコアロケットから分離する場合には、ガス発生手段を作動させてガスを発生させ、そのガス圧でシリンダ内の可動体を移動させ、可動体の前端部がコアロケットを押圧することにより、その反動でブースタロケットをコアロケットから分離させるように構成されている。

特開平１１−１１３９９号公報

しかしながら、ブースタロケットをコアロケットから分離する前には、ブースタロケットの推力をコアロケットに伝達するためにブースタロケットとコアロケットとの間に上部ブレース、下部ブレース及び長尺ブレースが連結具により連結されている。このため、ブースタロケットをコアロケットから分離する際には、前記ガス発生手段を作動させて可動体でコアロケットを押圧すると共に、各ブレースの連結具を取扱性の悪い火工品によって分離させなければならない。従って、分離装置の構造が複雑になり、ブースタロケットとコアロケットとの分離が容易ではなく、煩雑なものであった。

そこで、本発明の目的とするところは、機体とロケットモータとを機械的に連結し、連結された機体とロケットモータとを容易に分離することができる飛翔体の分離装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、第１の発明の飛翔体の分離装置は、飛翔体が機体と、該機体の後部に連結部を介して機械的に連結されたロケットモータとより構成され、ロケットモータの燃焼後に機体とロケットモータとを分離するものである。そして、前記連結部には、ガス発生装置が組み込まれたシリンダ内にピストンが摺動可能に設けられ、ガス発生装置から発生するガスの圧力によりピストンを前進させ、そのピストンの前進に連動して機体とロケットモータとの連結を解除すると共に、機体を飛翔方向に押圧するアクチュエータを備えることを特徴とする。

第２の発明の飛翔体の分離装置では、第１の発明において、前記アクチュエータは、連結部の外周に配置された分離用バーと、連結部の後部に設けられた分離用バーの回動支点と、分離用バーの中間部に設けられ内方へ突出されピストンの外周面に係合してピストンの前進に伴って分離用バーを外方へ傾動させるカム部と、分離用バーの先端部に設けられ機体に係合して機体とロケットモータの連結を保持する係合部とを備えることを特徴とする。

第３の発明の飛翔体の分離装置では、第１又は第２の発明において、前記係合部は、機体の外周面に設けられた係合穴に嵌め込まれる係合ピンであることを特徴とする。
第４の発明の飛翔体の分離装置では、第１から第３のいずれか１項に係る発明において、前記シリンダ内はガス発生装置から発生したガスが漏洩しないようにシール部材により密閉されていることを特徴とする。

第５の発明の飛翔体の分離装置では、第１から第４のいずれか１項に係る発明において、前記ピストンは、直径の異なる複数のピストン体が複数段で摺動するように構成されていることを特徴とする。

本発明の飛翔体の分離装置は、機体と、その後部に連結部を介して機械的に連結されたロケットモータとより構成される飛翔体において、ロケットモータの燃焼後に機体とロケットモータとを分離するものである。そして、連結部には、ガス発生装置が組み込まれたシリンダ内にピストンが摺動可能に設けられ、ガス発生装置から発生するガスの圧力によりピストンを前進させ、そのピストンの前進に連動して機体とロケットモータとの連結を解除し、機体を飛翔方向に押圧するアクチュエータを備えている。

このため、機体とロケットモータとを分離する場合には、アクチュエータの動作、すなわちガス発生装置を作動させ、シリンダ内にガスを満たしてピストンを前進させ、その動作に連動して機体とロケットモータとの機械的な連結を解除すると共に、機体を押圧して飛翔方向に飛翔させる。このようにアクチュエータを動作させることにより、機体とロケットモータとを分離することができる。

従って、機体とロケットモータとを機械的に連結し、連結された機体とロケットモータとを容易に分離することができる。

実施形態における分離装置を備えた飛翔体を示す要部破断正面図。 （ａ）は図１の２ａ−２ａ線における断面図、（ｂ）は図１の２ｂ−２ｂ線における断面図及び（ｃ）は図１の２ｃ−２ｃ線における断面図。 シリンダ内に設けられたガス発生装置を示す概略断面図。 飛翔体の分離装置の作用を示す図であって、ガス発生装置で発生したガスの圧力に連動して係合ピンの係合が解除された状態を示す飛翔体の要部破断正面図。 図４の状態からピストンがさらに前進して飛翔体を押圧している状態を示す飛翔体の要部破断正面図。 図５の状態からピストンがさらに前進し、ピストンが最も長く伸びた状態を示す飛翔体の要部破断正面図。 ガス発生装置の別例を示す概略断面図。

以下に本発明を具体化した実施形態について詳細に説明する。
図１に示すように、飛翔体１０は、その本体となる機体１１と、その後部に連結部１２を介して機械的に連結されて機体１１を飛翔させるロケットモータ１３とより構成されている。機体１１の前端部は円錐状の尖鋭部１１ａとなり、ロケットモータ１３の後端部にはロケットモータ１３の燃焼ガスを噴射する噴射口１３ａが設けられている。前記連結部１２には、ロケットモータ１３の燃焼後に機体１１とロケットモータ１３とを分離するための分離装置を構成するアクチュエータ１４が設けられている。このアクチュエータ１４について順に説明する。

ロケットモータ１３の前端部（図１の左端部）にはシリンダ１５が飛翔方向（図１の左方向）に突出形成され、その前端部が開口されている。シリンダ１５の前端内周面には傾斜段差１６が周方向に９０度間隔をおいて４箇所に設けられ、その傾斜段差１６には機体１１の外周面に突出形成された傾斜段部１７が係合するように構成されている。傾斜段部１７には、係合穴１８が機体１１の軸線と直交方向に凹設されている。

前記シリンダ１５内には、前端側に蓋１９ａを有する有蓋円筒状の第１ピストン体１９がシリンダ１５の軸線方向に摺動可能に配置されている。該第１ピストン体１９の後端内周面には、第１フランジ１９ｂがシリンダ１５の軸線と直交する内方へ円環状に突設されている。この第１ピストン体１９の内周には第２ピストン体２０が配置され、その外周面に前記第１フランジ１９ｂが摺接するようになっている。該第２ピストン体２０の前端外周面には第２フランジ２０ａがシリンダ１５の軸線方向と直交する外方へ円環状に突設され、その外周面には環状溝２０ｂが凹設され、円環状の第１シール部材２１が嵌着されている。そして、この第１シール部材２１が第１ピストン体１９の内周面に摺接するようになっている。前記第２ピストン体２０の後端内周面には、第３フランジ２０ｃがシリンダ１５の軸線方向と直交する内方へ円環状に突設されている。

第２ピストン体２０の内周には後端に底壁２２ａを有する有底円筒状の第３ピストン体２２が配置され、その外周面に前記第３フランジ２０ｃが摺接するようになっている。該第３ピストン体２２の前端外周面には第４フランジ２２ｂがシリンダ１５の軸線方向と直交する外方へ円環状に突設され、その外周面には環状溝２２ｃが形成され、環状の第２シール部材２３が嵌着されている。そして、この第２シール部材２３が第２ピストン体２０の内周面に摺接するようになっている。上記第１ピストン体１９、第２ピストン体２０及び第３ピストン体２２の内側に密閉空間２４が形成され、第１シール部材２１及び第２シール部材２３によって密閉状態が保持されている。前記第１ピストン体１９、第２ピストン体２０及び第３ピストン体２２により、ピストン２５が構成されている。なお、第３ピストン体２２の底壁２２ａはロケットモータ１３の前端面に固着されている。

前記第３ピストン体２２の後部内周には、ガス発生装置２６が収容されている。このガス発生装置２６について説明する。図３及び図２（ｃ）に示すように、蓋部２７及び底部２８を有する円筒状の容器本体２９内には、前後位置の保持具３０により１個ないし複数個のガス発生剤３１が環状に支持されている。底部２８内面の中心位置には点火具３２が固着されている。蓋部２７には複数のノズル３３が貫通形成されている。そして、点火具３２に点火されることによってガス発生剤３１が着火して燃焼し、その燃焼ガスがノズル３３から密閉空間２４に充満され、燃焼ガスの圧力により各ピストン体１９，２０，２２を順に前進させるように構成されている。

前記ガス発生剤３１としては、ロケットの推進薬、自動車用エアバッグに用いられるガス発生剤等が使用される。具体的には、過塩素酸塩、硝酸塩、ニトラミン等の酸化剤と、ポリブタジエンやポリウレタン等のゴム、ポリエステル等の樹脂よりなる燃料とを含有するコンポジット系ガス発生剤のほか、ニトロセルロース、ニトログリセリン、ニトログアニジン等の硝酸エステルやニトロ化合物を主成分とする無煙火薬系ガス発生剤等が挙げられる。

図１に示すように、前記第１ピストン体１９の前端面には押出部材３４が接合され、その前面中央部は多角錐台の凹状をなす押出部３５となっている。この押出部３５の形状は、機体１１の尾部形状に合わせて設計される。該押出部３５はゴム等の弾性体で構成され、押出部３５が機体１１の尾部に当ったときの衝撃を抑えるようになっている。そして、この押出部３５が機体１１の球面状をなす尾部を包み込むようにして押圧するように構成されている。押出部材３４の外周面は前方ほど縮径された係合面３６となっている。

図１及び図２（ｂ）に示すように、前記シリンダ１５の外周面には、分離用バー３７が周方向に９０度間隔をおいて４箇所に配設され、その後端部がシリンダ１５外周面に固着された正面台形状の支持体３８にピン３９を挿通することによって回動支点４０となり、その回動支点４０を中心として回動できるように構成されている。分離用バー３７は、機体１１とロケットモータ１３との連結及び解除を確実に行うために、周方向に２箇所以上設けることが好ましく、その場合線対象位置に互いに対向するように設けるか、又は周方向に均等間隔で設けることがさらに好ましい。

分離用バー３７の中間部内面には分離用カム４１が内方へ突設され、シリンダ１５に設けられた貫通孔４３を貫通して内方へ突出している。該分離用カム４１の内端面は前記押出部材３４の係合面３６に係合する係合斜面４４となっている。そして、押出部材３４の前進に伴ってその係合面３６が分離用カム４１の係合斜面４４に係合して分離用バー３７が回動支点４０を中心に外方へ回動するようになっている。

図１に示すように、分離用バー３７には該分離用バー３７をシリンダ１５に固定するためのシアピン４５が貫通され、同シアピン４５はその両端部がシリンダ１５から外方へ突設された支持台４６に取着されている。このシアピン４５により、飛翔体１０を輸送する場合の輸送振動や飛翔体１０の発射時における発射振動で分離用バー３７が回動しないようになっている。

図１及び図２（ａ）に示すように、分離用バー３７の前端部内面には係合ピン４７が内方へ突設され、シリンダ１５の前端部に透設された挿通孔４８を介して機体１１の係合穴１８に嵌め込まれている。そして、前記分離用カム４１の係合斜面４４が押出部材３４の係合面３６に係合して分離用バー３７が回動支点４０を中心にして外方へ回動したとき、係合ピン４７が機体１１の係合穴１８から抜け出し、分離用バー３７と機体１１との連結、すなわちロケットモータ１３と機体１１との連結が解除されるように構成されている。

この場合、ガス発生装置２６から発生するガスの圧力で押出部材３４の係合面３６が分離用カム４１の係合斜面４４に当たって分離用バー３７が回動し係合ピン４７が係合穴１８から抜け出した後に、押出部材３４の押出部３５が機体１１に当って該機体１１を前方へ飛翔させるように構成されている。さらに、押出部材３４の押出部３５が機体１１に当たるときの衝撃を抑えるために、前記シアピン４５は押出部材３４の係合面３６が分離用カム４１の係合斜面４４に当って分離用カム４１が回動するのを抑制している。そして、シアピン４５が切断されて分離用カム４１が回動した後、つまりピストン２５の前進速度が遅くなった状態で押出部材３４の押出部３５が機体１１を押圧して飛翔させるように構成されている。

上記のように構成された飛翔体１０の分離装置について作用を説明する。
さて、ロケットモータ１３の燃焼後に機体１１とロケットモータ１３とを分離する場合には、図４に示すように、アクチュエータ１４を構成するガス発生装置２６の点火具３２を作動させ、容器本体２９内のガス発生剤３１を燃焼させる。すると、発生した燃焼ガスが複数のノズル３３から密閉空間２４内に噴出され、密閉空間２４内の燃焼ガスの圧力により第１ピストン体１９が前方へ押圧されると共に、第２ピストン体２０及び第３ピストン体２２も前方へ押圧される。

このため、押出部材３４も前方へ進み、その外周面の係合面３６が分離用バー３７の係合斜面４４に係合し、分離用バー３７が回動支点４０を中心にして拡開される。そのとき、分離用バー３７の前端部は大きく開くため、係合ピン４７が機体１１の係合穴１８から抜け出し、分離用バー３７と機体１１との連結が解除される。この状態で、図５に示すように、各ピストン体１９，２０，２２がさらに前進すると、押出部材３４の押出部３５が機体１１の尾部に当接して機体１１を押圧する。その結果、機体１１はロケットモータ１３及び連結部１２から次第に離間する。

図６に示すように、ガス発生装置２６で発生した燃焼ガスの圧力により第１ピストン体１９、第２ピストン体２０及び第３ピストン体２２が最も前進した位置で止まり、その位置で密閉空間２４の容積が最大となる。このとき、密閉空間２４は第１シール部材２１及び第２シール部材２３で気密に保持されていると共に、燃焼ガスの圧力によって加圧状態に保持されていることから、ロケットモータ１３は浮力体として機能し続けることができる。従って、ロケットモータ１３が海上に落下しても沈むことなく海上に浮遊することができる。

以上の実施形態により発揮される効果を以下にまとめて記載する。
(1) 機体１１とロケットモータ１３とを分離する場合には、アクチュエータ１４の動作、すなわちガス発生装置２６を作動させ、密閉空間２４内に燃焼ガスを満たして各ピストン体１９，２０，２２を前進させ、その前進動作に連動して機体１１とロケットモータ１３との機械的連結を解除すると共に、機体１１を押圧して飛翔させる。このようにアクチュエータ１４を動作させることにより、機体１１とロケットモータ１３とを分離させることができる。

従って、従来のように発火性で取扱いが難しく、高価な火工品を用いることなく、しかも高温の燃焼ガスを外部に放出することなく、機械的に強固に連結された機体１１とロケットモータ１３とをアクチュエータ１４により容易に分離することができる。

(2) アクチュエータ１４は、分離用バー３７と、その回動支点４０と、分離用カム４１と、係合ピン４７とを備えることにより、アクチュエータ１４の構成を簡易なものにすることができる。

(3) 機体１１と係合する分離用バー３７の係合部は、機体１１の外周面に設けられた係合穴１８に嵌め込まれる係合ピン４７であることにより、機体１１と分離用バー３７との連結、すなわち機体１１とロケットモータ１３との連結を機械的に強固に行うことができると共に、その連結解除を簡単に行うことができる。

(4) シリンダ１５内の密閉空間２４はガス発生装置２６から発生した燃焼ガスが漏洩しないようにシール部材２１，２３により密閉されていることにより、密閉空間２４に燃焼ガスを加圧状態で保持することができ、アクチュエータ１４を浮力体とすることができる。

(5) ピストン２５は、直径の異なる複数の第１〜第３ピストン体１９，２０，２２が複数段で摺動するように構成されていることにより、ピストン２５内の密閉空間２４の容積を増大させることができ、浮力体としての効果を向上させることができる。

なお、本発明は前記実施形態を次のように変更して実施することもできる。
・ ガス発生装置２６を図７に示すように構成することもできる。すなわち、図７に示すように、前記図３に示すガス発生装置２６において、蓋部２７と前部位の保持具３０との間の空間部４９を広げ、その空間部４９にクーラント材５０を配置することができる。このクーラント材５０により、燃焼ガスがクーラント材５０を通過する際に冷却され、密閉空間２４内の温度がシール部材２１，２３の耐熱温度を超えないようにすることができ、密閉空間２４の密閉性を良好に維持することができる。

・ 前記ピストン２５を構成するピストン体を１個、２個又は４個以上で構成することも可能である。
・ 機体１１とロケットモータ１３の連結を保持する係合部として、機体１１の傾斜段部１７に突起を設けると共に、分離用バー３７の先端部に穴を設け、前記機体１１の突起がシリンダ１５の挿通孔４８を貫通して分離用バー３７の穴に嵌入するように構成することも可能である。

１０…飛翔体、１１…機体、１２…連結部、１３…ロケットモータ、１４…アクチュエータ、１５…シリンダ、１８…係合穴、１９…第１ピストン体、２０…第２ピストン体、２１…第１シール部材、２２…第３ピストン体、２３…第２シール部材、２５…ピストン、２６…ガス発生装置、３７…分離用バー、４０…回動支点、４１…カム部としての分離用カム、４７…係合部としての係合ピン。

Claims (5)

1. 飛翔体は機体と、該機体の後部に連結部を介して機械的に連結されたロケットモータとより構成され、ロケットモータの燃焼後に機体とロケットモータとを分離する飛翔体の分離装置であって、
   前記連結部には、ガス発生装置が組み込まれたシリンダ内にピストンが摺動可能に設けられ、ガス発生装置から発生するガスの圧力によりピストンを前進させ、そのピストンの前進に連動して機体とロケットモータとの連結を解除すると共に、機体を飛翔方向に押圧するアクチュエータを備えることを特徴とする飛翔体の分離装置。
2. 前記アクチュエータは、連結部の外周に配置された分離用バーと、連結部の後部に設けられた分離用バーの回動支点と、分離用バーの中間部に設けられ内方へ突出されピストンの外周面に係合してピストンの前進に伴って分離用バーを外方へ傾動させるカム部と、分離用バーの先端部に設けられ機体に係合して機体とロケットモータの連結を保持する係合部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の飛翔体の分離装置。
3. 前記係合部は、機体の外周面に設けられた係合穴に嵌め込まれる係合ピンであることを特徴とする請求項２に記載の飛翔体の分離装置。
4. 前記シリンダ内はガス発生装置から発生したガスが漏洩しないようにシール部材により密閉されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の飛翔体の分離装置。
5. 前記ピストンは、直径の異なる複数のピストン体が複数段で摺動するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の飛翔体の分離装置。

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