JP2015169391A - シーカ窓の取付構造及び飛しょう体 - Google Patents

Abstract

【課題】高温の環境下でも使用可能な飛しょう体用のシーカ窓の取付構造及び飛しょう体を提供する。【解決手段】飛しょう体１０のシーカ窓１４の取付構造は、透明板１４ａと、枠体１４ｂと、可撓窓枠１６とを備える。枠体１４ｂは、透明板１４ａの外周を固定する。可撓窓枠１６は、枠体１４ｂを固定する枠体取付部１６ｅと、飛しょう体１０の胴体１２に固定する胴体取付部１６ｄとを備える。また、可撓窓枠１６は、枠体取付部１６ｅと胴体取付部１６ｄとの間に熱変形を吸収する空隙１６ｂを形成しつつ、枠体取付部１６ｅと胴体取付部１６ｄとを繋ぐ可撓部１６ａを備える。透明板１４ａ、枠体１４ｂ及び可撓窓枠１６は、飛しょう体１０の表面において段差を形成しない面一形状を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、高温の環境下でも使用可能な、飛しょう体用のシーカ窓の取付構造及び飛しょう体に関する。

シーカ部を有し、高速で大気中を飛しょうする飛しょう体の機首部分の外壁には、シーカ部を保護するためのシーカ窓が配置されている。シーカ部は、目標物の情報を得るための機器である。

特許第２７１３２４２号公報（特許文献１）には、飛しょう体の胴筒に対して熱的に接続する熱伝導材を設けた飛しょう体用ドームが開示されている。特許文献１に記載されている飛しょう体用ドームは、ドーム本体の先端に、長尺の熱伝導材による多角錐体の骨組の間に、三角板状の赤外線透過材を組み込んだ赤外線入射部を備えている。

特許文献１に記載されている飛しょう体用ドームによれば、簡単な構成によってドーム本体の先端に集中する空力加熱を、有効に放熱させることができるとされている。

また、実開昭６４−２１７４１号公報（特許文献２）には、真空装置におけるビューイングポート構造に関する考案が開示されている。特許文献２に記載されているビューイングポート部は、アルミニウム合金とステンレス鋼材の接合体でフランジ部を構成し、アルミニウム合金側にはナイフエッジ部が、ステンレス鋼側にはコバール胴体が設けられ、これらにステンレス材の真空要素が溶接されている。

特許文献２に記載されている真空装置のビューイングポート部によれば、有効径を大きくすることができ、コンパクトなビューイングポート部を構成することができるとされている。

特許第２７１３２４２号公報 実開昭６４−２１７４１号公報

図７は、飛しょう体１０の先端付近における胴体１２の斜面に、シーカ窓１４を取り付ける構造を示す断面図である。シーカ窓１４の取付構造には、一般には樹脂シール９１８と、押さえ金具９００と、窓固定ファスナ２０とが用いられる。

図７に示すシーカ窓１４の取付構造では、先ず胴体１２の内側から樹脂シール９１８を組み込む。その後、樹脂シール９１８を圧縮するようにしながらシーカ窓１４を胴体１２の内側から取り付ける。次に、胴体１２の内側からシール材９１９をシーカ窓１４に当接させて配置して、押さえ金具９００を用いて胴体１２の内側からファスナ２０でシーカ窓１４を固定する。

ここで、胴体１２とシーカ窓１４とでは線膨張係数が異なるので、シーカ窓１４の外形よりも胴体１２におけるシーカ窓１４取り付け用の開口部を若干大きく形成しておき、樹脂シール９１８の弾性を利用してシーカ窓１４を胴体１２側に押し付ける。このように、胴体１２に対するシーカ窓１４の伸縮を許容しつつ、シーカ窓１４と胴体１２との間の隙間を塞いでいる。

図７に示すシーカ窓１４の取付構造を採用した飛しょう体１０において、シーカ部は、飛しょうの際に生じる風圧ＷＰに耐えることができる。飛しょう体１０の飛しょう速度が高速になると、胴体１２の先端から衝撃波が発生して、シーカ窓１４の表面が空力加熱ＡＤＨを受けて高温になる。シーカ窓１４の表面が高温になると、その熱が樹脂シール９１８に伝わって、樹脂シール９１８が溶融するなどして、シーカ窓１４付近における気密性が損なわれてしまう。弾性を有するゴム製の樹脂シール９１８においては、耐熱性を有する素材として、シリコーンゴム（耐熱限界温度：２３０℃）やフッ素樹脂（耐熱限界温度：２６０℃）が知られているが、いずれも耐熱温度は３００℃以下である。

また、シーカ窓１４の外気側が加熱されることにより、シーカ窓１４の外気側と胴体１２の内側との間で温度差が生じて、熱変形によりシーカ窓１４が湾曲する。このシーカ窓１４の変形により、シーカ窓１４の周辺における気密性が低下するという問題がある。より高速な飛しょう体においては、より高温環境に耐えるシーカ窓１４の取付構造が必要となる。

また、高速飛しょう時の高温環境に耐えるために、樹脂シール９１８の弾性を利用せずに、シーカ窓１４を直接胴体１２に固定する拘束支持構造を採用することもできる。この拘束支持構造を用いると、シーカ窓１４及び胴体１２の熱変形に伴って飛しょう体１０の表面に大きな凹凸が生じてしまい、飛しょう体の飛しょう時における空気抵抗の増大や、制御性能の低下を招くことになる。

本発明は、高温の環境下でも使用可能な飛しょう体用のシーカ窓の取付構造を提供することを目的とする。

以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明のシーカ窓（１４）の取付構造は、透明板（１４ａ）と、枠体（１４ｂ）と、可撓窓枠（１６）とを備える。シーカ窓（１４）は、飛しょう体（１０）に設けられているシーカ部を保護する。透明板（１４ａ）は、所定の波長の光を透過させる。枠体（１４ｂ）は、透明板（１４ａ）の外周を固定する。可撓窓枠（１６）は、枠体（１４ｂ）を固定する枠体取付部（１６ｅ）と、飛しょう体（１０）の胴体（１２）側に固定する胴体取付部（１６ｄ）とを有すると共に、枠体取付部（１６ｅ）と胴体取付部（１６ｄ）との間において熱変形を吸収する空隙（１６ｂ）、及び枠体取付部（１６ｅ）と胴体取付部（１６ｄ）とを繋ぐ可撓部（１６ａ）とを備える。透明板（１４ａ）、枠体（１４ｂ）及び可撓窓枠（１６）は、飛しょう体（１０）の胴体（１２）の表面において段差を形成しない面一形状を有する。

可撓部（１６ａ）は、Ｕ字形断面であってもよい。

胴体取付部（１６ｄ）は胴体（１２）の内側に向かって配置される。これにより、透明板（１４ａ）及び枠体（１４ｂ）が固定された可撓窓枠（１６）を、胴体（１２）の外側から組み入れることができる。

空隙（１６ｂ）の内部に、空隙シール（１７）を配置してもよい。

空隙シール（１７）は、積層した薄板（１７ａ）を枠体（１４ｂ）の端面に対して平行に積層配置すると共に、薄板（１７ａ）の端縁を飛しょう体（１０）の表面側に露出させたものであってもよい。

胴体（１２）と胴体取付部（１６ｄ）との間にガスケット（１８）を備えていてもよい。

本発明の飛しょう体（１０）は、透明板（１４ａ）と、枠体（１４ｂ）と、可撓窓枠（１６）とを胴体（１２）の表面に有する。枠体（１４ｂ）は、透明板（１４ａ）の外周を固定する。可撓窓枠（１６）は、枠体（１４ｂ）を固定する枠体取付部（１６ｅ）と、飛しょう体（１０）の胴体（１２）側に固定する胴体取付部（１６ｄ）とを有する。更に、枠体取付部（１６ｅ）と胴体取付部（１６ｄ）との間において熱変形を吸収する空隙（１６ｂ）と、枠体取付部（１６ｅ）と胴体取付部（１６ｄ）とを繋ぐ可撓部（１６ａ）とを備える。透明板（１４ａ）、枠体（１４ｂ）及び可撓窓枠（１６）は、飛しょう体（１０）の胴体（１２）の表面において段差を形成しない面一形状を有する。

本発明のシーカ窓の取付構造は、高温環境で飛しょうする飛しょう体に利用することができるという利点を有する。

図１は、本発明のシーカ窓の取付構造を適用した飛しょう体の先端付近における胴体の斜視図である。 図２は、飛しょう体の先端付近における胴体の斜面に、シーカ窓を取り付けた構造を示す断面図である。 図３は、図２に示したシーカ窓が熱変形した状態を説明する断面図である。 図４は、シーカ窓の取付構造の他の取付構造を示す断面図である。 図５は、空隙の内部に板状の空隙シールを配置したシーカ窓の取付構造を説明する断面図である。 図６は、薄板を積層した空隙シールの構成例を説明する外観斜視図である。 図７は、飛しょう体の先端付近における胴体の斜面に、シーカ窓を取り付けた従来の構造を示す断面図である。

添付図面を参照して、本発明によるシーカ窓の取付構造及び飛しょう体を実施するための形態を、以下に説明する。

図１は、飛しょう体１０の先端付近における胴体１２の斜視図である。図１に示す飛しょう体１０の先端付近には、胴体１２の内部に搭載されているシーカ部を保護するためのシーカ窓１４が配置されている。飛しょう体１０が高速で前方（ＦＲ方向）に飛しょうすると、先端付近において衝撃波が発生して、シーカ窓１４の表面が空力加熱ＡＤＨを受けて高温になる。

図２は、飛しょう体１０の先端付近における胴体１２の斜面に取り付けたシーカ窓１４の構造を示す断面図である。図３は、図２に示したシーカ窓１４が凸形状に熱変形した状態を説明するシーカ窓１４の断面図である。

図２に示すように、飛しょう体１０の先端付近における胴体１２には、透明板１４ａ及び枠体１４ｂから構成されるシーカ窓１４と、可撓窓枠１６と、ガスケット１８と、押さえ金具２２とが取り付けられている。

透明板１４ａは、シーカ部で用いられる所定の波長の光を透過させると共に、シーカ部を保護する。透明板１４ａは、耐熱温度に応じて、ガラスやコバールガラス、光透過性のセラミックス等で形成される。

枠体１４ｂは、透明板１４ａを固定するものである。透明板１４ａの外周端部に対して、枠体１４ｂが接着等により固定されている。枠体１４ｂの素材は、コバールやＳＵＨ４４６等の耐熱鋼、ステンレス鋼、ニッケル基合金、コバルト基合金、その他の素材を用いることができる。

可撓窓枠１６は、枠体取付部１６ｅと、胴体取付部１６ｄと、可撓部１６ａとを備える。シーカ窓１４の枠体１４ｂの外周端部は、ロウ付けや接着等により枠体取付部１６ｅに固定する。胴体取付部１６ｄは、シーカ窓１４を取り付けた可撓窓枠１６を飛しょう体１０の胴体１２に固定する部位である。

枠体取付部１６ｅと胴体取付部１６ｄとの間には、枠体取付部１６ｅと胴体取付部１６ｄとを繋ぐ薄肉の可撓部１６ａを形成してある。図２及び図３に示す実施形態では、可撓窓枠１６の可撓部１６ａは、枠体取付部１６ｅ及び胴体取付部１６ｄよりも胴体１２の内側に突出した位置に形成されている。また可撓窓枠１６は、枠体取付部１６ｅ側を一辺とし、胴体取付部１６ｄ側を他辺とした場合に、可撓部１６ａが底部を形成するＵ字形断面に形成されている。なお、可撓部１６ａの断面形状は、Ｕ字形断面に限定するものではない。可撓窓枠１６の一部に可撓部１６ａを形成することによって、熱変形が大きい場合におけるシーカ窓１４及び胴体１２に加わる応力を減少させることができる。

また、枠体取付部１６ｅと胴体取付部１６ｄとの間には、シーカ窓１４及び胴体１２の熱変形による寸法変化を吸収する空隙１６ｂを形成してある。飛しょう体１０の表面に段差が存在すると、飛しょう時において窓の付近に気流の乱れや、流体力が発生する可能性が生ずる。そこで、図２及び図３に示す実施形態においては、飛しょう体１０の空隙１６ｂの周辺における胴体１２、可撓窓枠１６、透明板１４ａ及び枠体１４ｂ（シーカ窓１４）の表面を、段差を形成しない面一形状に形成してある。なお、図２に示す実施形態では、胴体１２の表面に対して垂直に空隙１６ｂの溝を開設した実施形態を記載したが、空隙１６ｂの溝は垂直な溝に限定するものではなく、斜めに溝を開設することもできる。

ガスケット１８は、胴体１２と胴体取付部１６ｄとの間に配置され、胴体１２と胴体取付部１６ｄとの間の気密性や液密性を維持する。図２及び図３に示す実施形態では、ガスケット１８には胴体１２とシーカ窓１４との間の熱変形を吸収する機能が不要であるので、胴体取付部１６ｄにはガスケット配置部１６ｃとしての溝が形成され、その中に円形断面のガスケット１８が配置されている。この構成により、ガスケット１８には、温度条件に応じて、金属、ポリアミド繊維、ガラス繊維、シリコンゴム、フッ素系樹脂等の広範囲な材料から選択して用いることができる。また、中空断面を有する形状や、平板形状のガスケット１８を用いることもできる。

押さえ金具２２及びファスナ２０は、組立済のシーカ窓１４及び可撓窓枠１６を胴体１２に固定する器具である。図２及び図３に示す実施形態では、胴体１２の内側から組立済のシーカ窓１４、可撓窓枠１６及びガスケット１８を所定の開口部に装着し、押さえ金具２２及びファスナ２０を用いて固定する。

次に、飛しょう体１０が空力加熱ＡＤＨによって高温になった場合におけるシーカ窓１４の熱変形の状態について、図３を用いて説明する。空力加熱ＡＤＨによってシーカ窓１４の外側のＨ面が加熱されると、内側のＣ面との間で温度差が生ずる。すると、図３に示すように、シーカ窓１４の透明板１４ａには、外側に凸形状となる変形が生ずる。

図３に示すように、シーカ窓１４の透明板１４ａが外側に凸形状に変形した場合（湾曲変形）や、胴体１２またはシーカ窓１４に大きな伸縮変形が生じた場合であっても、可撓部１６ａが屈曲変形することによって胴体１２及びシーカ窓１４に生ずる応力を減少させることができる。これにより、飛しょう体１０の表面の変形を少なくすることができる。また、飛しょう体１０の表面に開口する空隙１６ｂを形成したことによって、胴体１２とシーカ窓１４との間の変形を妨げずに、胴体１２及びシーカ窓１４の応力を減少させることができる。また、より大きなシーカ窓１４を形成することも可能となる。

空隙１６ｂは、胴体１２とシーカ窓１４との線膨張係数及び到達温度に応じて適宜決定される。胴体１２及びシーカ窓１４の線膨張係数が略等しい場合には、温度上昇による空隙１６ｂの変化は少ない。胴体１２の線膨張係数の方がシーカ窓１４の線膨張係数よりも大きい場合や、胴体１２の方が高温になる場合においては、温度上昇に伴って空隙１６ｂは広くなる。

図２及び図３に示す実施形態によれば、シーカ窓１４の熱変形もある程度許容される。従って、枠体１４ｂの厚さ（図２及び図３に示す可撓窓枠１６と透明板１４ａとの間の幅）を薄く形成して透明板１４ａに応力が加わりにくくしておくことによって、枠体１４ｂと透明板１４ａとの間で線膨張係数が異なる素材を用いることができる。なお、使用期間の長い設備装置等においては、繰り返しの熱変形に対する耐久性が必要であるが、可撓窓枠１６をシーカ窓１４の取付構造として用いる場合には、熱変形や疲労に対する耐久性は不要である。

次に、図４を用いて、飛しょう体１０の先端付近において胴体１２の斜面に取り付けたシーカ窓１４の他の取付構造について説明する。なお、図１乃至図３にて説明した部位と同一の機能を有する部位については、同一の符号をして、その説明を省略する。

図２及び図３に示す実施形態では、組立済のシーカ窓１４及び可撓窓枠１６を、胴体１２の内側から固定する実施形態について説明した。これに対し、図４に示す実施形態は、シーカ窓１４及び可撓窓枠１６が胴体１２の外側から組み入れられると共に、ファスナ２０が胴体１２の内側から組み込まれ固定された実施形態である。

図４に示すように、胴体取付部１６ｄを胴体１２の内側に配置したシーカ窓１４の取付構造を用いることによって、シーカ窓１４及び可撓窓枠１６を胴体１２の外側から組み入れることができ、組み立て時の作業性が向上する。

次に、図５を用いて、胴体１２の斜面にシーカ窓１４を取り付ける構造において、可撓窓枠１６の空隙１６ｂの一部を塞ぐ空隙シール１７を配置した実施形態について説明する。なお、図１乃至図４にて説明した部位と同一の機能を有する部位については、同一の符号をして、その説明を省略する。

図５に示す実施形態では、可撓窓枠１６の空隙１６ｂに板状の空隙シール１７を配置して、胴体１２からシーカ窓１４に至る可撓窓枠１６の表面の平滑性を向上させている。空隙シール１７は、積層した薄板を枠体１４ｂの端面に対して平行に積層配置すると共に、薄板の端縁を飛しょう体１０の表面側に露出させたものを用いることができる。これにより、可撓部１６ａの屈曲性を阻害せずに、胴体１２の表面の平滑性を向上させている。空隙シール１７は、例えば図６に示すように、所定の間隔を空けて複数の薄板１７ａを積層して接合部１７ｂにてスポット溶接やロウ付け、接着によって固定したものを用いることができる。

空隙シール１７には、例えば金属等の薄板１７ａを用いることができる。薄板１７ａを積層することによって、板間に微小な隙間を形成すると共に板間に滑りを生じさせることができる。薄板１７ａを積層した空隙シール１７を用いることによって、中実材と比較して柔軟性や変形性能を向上させることができる。このような空隙シール１７を空隙１６ｂの内部に配置することによって、可撓部１６ａの屈曲変形を阻害せずに、ある程度空隙１６ｂを埋めて、飛しょう体１０の飛しょう時の空気抵抗を低減させることができる。

なお、空隙シール１７の素材として、高い耐熱性を有しながら柔軟性も有する膨張黒鉛を用い、空隙１６ｂに封入することもできる。

以上、実施の形態を参照して本発明によるシーカ窓の取付構造及び飛しょう体について説明したが、本発明によるシーカ窓の取付構造及び飛しょう体は上記実施形態に限定されない。上記実施形態に様々の変更を行うことが可能である。上記実施形態に記載された事項と上記他の実施形態に記載された事項とを組み合わせることが可能である。

１０...飛しょう体
１２...胴体
１４...シーカ窓
１４ａ...透明板
１４ｂ...枠体
１６...可撓窓枠
１６ａ...可撓部
１６ｂ...空隙
１６ｃ...ガスケット配置部
１６ｄ...胴体取付部
１６ｅ...枠体取付部
１７...空隙シール
１７ａ...薄板
１７ｂ...接合部
１８...ガスケット
２０...ファスナ
２２...押さえ金具
９００...押さえ金具
９１８...樹脂シール
９１９...シール材
ＦＲ...前方
ＷＰ...風圧
ＡＤＨ...空力加熱

Claims (12)

1. 透明板と、枠体と、可撓窓枠とを備え、飛しょう体に設けられているシーカ部を保護するシーカ窓の取付構造であって、
   前記枠体は、前記透明板の外周を固定し、
   前記可撓窓枠は、前記枠体を固定する枠体取付部と、前記飛しょう体の胴体側に固定する胴体取付部とを有すると共に、前記枠体取付部と前記胴体取付部との間において熱変形を吸収する空隙と、前記枠体取付部と前記胴体取付部とを繋ぐ可撓部とを備え、
   前記透明板、前記枠体及び前記可撓窓枠は、前記飛しょう体の前記胴体の表面において段差を形成しない面一形状を有する
   飛しょう体におけるシーカ窓の取付構造。
2. 前記可撓部は、Ｕ字形断面を有する
   請求項１に記載のシーカ窓の取付構造。
3. 前記胴体取付部は前記胴体の内側に向かって配置され、前記透明板及び前記枠体が固定された前記可撓窓枠を、前記胴体の外側から組み入れることができる
   請求項１又は２に記載のシーカ窓の取付構造。
4. 前記空隙に、空隙シールが配置されている
   請求項１乃至３のいずれかに記載のシーカ窓の取付構造。
5. 前記空隙シールは、積層した薄板を前記枠体の端面に対して平行に積層配置すると共に、前記薄板の端縁を前記飛しょう体の表面側に露出させたものである
   請求項４に記載のシーカ窓の取付構造。
6. 前記胴体と前記胴体取付部との間にガスケットを備える
   請求項１乃至５のいずれかに記載のシーカ窓の取付構造。
7. 透明板と、枠体と、可撓窓枠とを胴体の表面に有する飛しょう体であって、
   前記枠体は、前記透明板の外周を固定し、
   前記可撓窓枠は、前記枠体を固定する枠体取付部と、前記飛しょう体の前記胴体側に固定する胴体取付部とを有すると共に、前記枠体取付部と前記胴体取付部との間において熱変形を吸収する空隙と、前記枠体取付部と前記胴体取付部とを繋ぐ可撓部とを備え、
   前記透明板、前記枠体及び前記可撓窓枠は、前記飛しょう体の前記胴体の表面において段差を形成しない面一形状を有する
   飛しょう体。
8. 前記可撓部は、Ｕ字形断面を有する
   請求項７に記載の飛しょう体。
9. 前記胴体取付部は前記胴体の内側に配置され、前記透明板及び前記枠体が固定された前記可撓窓枠を、前記胴体の外側から組み入れることができる
   請求項７又は８に記載の飛しょう体。
10. 前記空隙に、空隙シールが配置されている
    請求項７乃至９のいずれかに記載の飛しょう体。
11. 前記空隙シールは、積層した薄板を前記枠体の端面に対して平行に積層配置すると共に、前記薄板の端縁を前記胴体の表面側に露出させたものである
    請求項１０に記載の飛しょう体。
12. 前記胴体と前記胴体取付部との間にガスケットを備える
    請求項７乃至１１のいずれかに記載の飛しょう体。

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