JP2015223963A - ロケットの開頭装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のロケットの開頭装置は、大気圏中で使用すると、飛翔中の外乱等により、分離したセグメントが機体に衝突する可能性があるという問題点があった。
【解決手段】複数のセグメントＳから成るノーズフェアリングＦを開放する装置であって、各セグメントＳを互いに分離可能に結合する結合分離手段１と、分離したセグメントＳをその外周部下端を中心にして回動させるためのヒンジ部２と、ロケットＲの機軸方向に沿って配置され且つ前記ヒンジ部２が摺動自在に係合するガイドレール３を備えたロケットＲの開頭装置とし、大気圏中で作動させた際に、分離したセグメントＳを機体と干渉させずに安全に離脱させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロケットのノーズフェアリングを開放するのに用いられるロケットの開頭装置に関し、とくに、大気圏中で用いられるロケットの開頭装置に関するものである。

ロケットの開頭装置としては、例えば、非特許文献１に記載されているものがある。非特許文献１に記載の開頭装置は、ロケットのノーズフェアリングを開放するものである。ノーズフェアリングは、ロケットの頭部に収容したペイロードを保護すると同時に、ロケットの空力安定性を確保するものであって、複数のセグメントに分割してあり、各セグメントを互いに分離可能に結合した構造である。

ロケットの開頭装置は、火工品を作動源とする結合分離手段や、ガス発生器やスプリングを作動源とする分離力付与手段などで構成されている。この開頭装置は、結合分離装置によりセグメントの結合を解除してノーズフェアリングを開放（開頭）し、分離力付与手段によりセグメント間に分離力を付与して、これらを機体から離脱させる。

「第２版 航空宇宙工学便覧」丸善株式会社、平成４年９月３０日、ｐ．８８９−８９０

ところで、上記したようなロケットの開頭装置は、主に宇宙空間で使用されるのであるが、大気圏中で頭部に搭載したペイロードを露出させたり放出したりするために、大気圏中で作動させる運用も存在する。

ところが、従来のロケットの開頭装置は、大気圏中で使用すると、飛翔中の外乱等により、分離したセグメントが機体に衝突する可能性があり、これを回避するためにセグメントを機体から離脱させるためのスラスタ等を採用すれば、装置の大型化や製造コストの増加をまねく等の問題点があることから、これらの問題点を解決することが課題であった。

本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、比較的簡単な構造であって、大気圏中で作動させた際に、分離したセグメントを機体と干渉させずに安全に離脱させることができるロケットの開頭装置を提供することを目的としている。

本発明に係わるロケットの開頭装置は、複数のセグメントから成るノーズフェアリングを開放する装置であって、各セグメントを互いに分離可能に結合する結合分離手段と、分離したセグメントをその外周部下端を中心にして回動させるためのヒンジ部と、ロケットの機軸方向に沿って配置され且つ前記ヒンジ部が摺動自在に係合するガイドレールを備えた構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。

また、本発明に係わるロケットの開頭装置は、より好ましい実施形態として、前記ガイドレールが、ロケットの頭部側機器と尾部側機器との接続ラインを収容するシステムトンネルを兼用していることを特徴としている。

本発明に係わるロケットの開頭装置は、大気圏中において、結合分離手段を作動させてセグメント同士の結合を解除すると、各セグメントが、外周部下端のヒンジ部を中心に回動し、これに続いてガイドレールにより機体の尾部方向に案内され、機体後方へ離脱することとなる。このように、ロケットの開頭装置は、結合分離装置、ヒンジ部及びガイドレールを備えた比較的簡単な構造であり、大気圏中で作動させた際に、分離したセグメントを機体と干渉させずに安全に離脱させることができる。

本発明に係わるロケットの開頭装置の一実施形態を説明する開頭前の側面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）である。 ロケットとセグメントとの連結部位を説明する機軸方向からの正面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）である。 開頭装置の開頭後の側面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）である。

以下、図面に基づいて、本発明に係わるロケットの開頭装置の一実施形態を説明する。 図１に示すロケットＲは、頭部に、ペイロード（図１Ｂ中に点線で示す）Ｐが搭載してあると共に、このペイロードＰを覆うノーズフェアリングＦを備え、尾部には、機軸回りに９０度間隔で４枚の尾翼Ｗを備えている。ノーズフェアリングＦは、機軸に対して左右のセグメントＳ，Ｓに二分割されている。なお、図示を省略したが、ロケットＲの本体には、ロケットモータ等の推進源や制御機器類が含まれている。

上記ロケットＲの開頭装置は、複数のセグメントＳから成るノーズフェアリングＦを開放する装置である。開頭装置は、各セグメントＳを互いに分離可能に結合する結合分離手段１と、分離したセグメントＳをその外周部下端を中心にして回動させるためのヒンジ部２と、ロケットＲの機軸方向に沿って配置され且つ前記ヒンジ部２が摺動自在に係合するガイドレール３を備えている。

結合分離手段１は、火工品を含む周知の手段を採用することができる。この結合分離手段１は、セグメントＳ，Ｓ同士の分割面に沿って配置され、例えば、火工品の作動により発生したガス圧、又はガス圧で動作するカッターにより、ノッチ入り板、シャーピン、ボルトあるいはベルト類を切断する構造を有するものである。

ヒンジ部２は、セグメントＳの外周部下端において、その円弧中央に配置してあり、図２に示すように、所定間隔で配置した一対のブラケット２Ａ，２Ａと、両ブラケット２Ａ，２Ａの相対向面に設けた軸部２Ｂ，２Ｂを備えている。

ガイドレール３は、ロケットＲの本体において、頭部から尾部に至る長さを有し、機軸を中心に１８０度異なる２カ所に配置され、且つ夫々が２枚の尾翼Ｗ，Ｗの中央を通る配置である。ガイドレール３は、両側部に、ヒンジ部２の軸部２Ｂ，２Ｂが摺動自在に係合するガイド溝３Ａ，３Ａを有している。また、この実施形態のガイドレール３は、ロケットＲの頭部側機器と尾部側機器との接続ラインを収容するシステムトンネルを兼用したものとなっている。

上記構成を備えたロケットＲは、大気圏中で頭部に搭載したペイロードＰを露出させたり放出したりするために、開頭装置を大気圏中で作動させる。開頭装置は、図３に示すように、飛翔中において、結合分離装置１を作動させてセグメントＳ同士の結合を解除すると、図Ａ１に示すように、セグメントＳが、動圧を受けて外周部下端のヒンジ部２を中心に回動を開始する。この際、セグメントＳの先端同士の間に分離用のスプリングを介装しておき、セグメントＳ同士の分離及び回動を促進させることも有効である。

上記の如く回動を開始したセグメントＳは、図Ａ２及びＡ３に示すように、回動に続いてガイドレール３により機体の尾部方向に案内され、図Ａ４に示すように、機体後方へ離脱することとなる。

つまり、開頭装置は、結合分離装置１の作動後、動圧を受けたセグメントＳが回動して機体後方に短時間で移動し、この間、ヒンジ部２とガイドレール３との係合により、セグメントＳを保持しつつ直線的に案内するので、外乱を受けた場合でも、セグメントＳが機体に衝突するようなことはなく、勿論、尾翼Ｗに当たることもない。

このようにして、ロケットＲの開頭装置は、結合分離装置１、ヒンジ部２及びガイドレール３を備えた比較的簡単な構造であり、大気圏中で作動させた際に、分離したセグメントＳを機体と干渉させずに安全に離脱させることができる。

また、この実施形態の開頭装置は、ガイドレール３がシステムトンネルを兼用したものとなっており、換言すれば、既存のシステムトンネルをガイドレール３として利用し得るものとなっている。これにより、開頭装置は、機体の空力抵抗などを殆ど変化させることなく、セグメントＳの案内機能を容易に得ることができ、構造のさらなる簡略化や軽量化などにも貢献することができる。

本発明に係わるロケットの開頭装置は、その構成が上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成を適宜変更することが可能である。例えば、２つ以上のセグメントから成るノーズフェアリングであっても良いし、ガイドレールを機体の外周よりも内側となる溝状に形成することも可能である。

１ 結合分離手段
２ ヒンジ部
３ ガイドレール
Ｆ ノーズフェアリング
Ｒ ロケット
Ｓ セグメント

Claims (2)

1. 複数のセグメントから成るノーズフェアリングを開放する装置であって、
   各セグメントを互いに分離可能に結合する結合分離手段と、
   分離したセグメントをその外周部下端を中心にして回動させるためのヒンジ部と、
   ロケットの機軸方向に沿って配置され且つ前記ヒンジ部が摺動自在に係合するガイドレールを備えたことを特徴とするロケットの開頭装置。
2. 前記ガイドレールが、ロケットの頭部側機器と尾部側機器との接続ラインを収容するシステムトンネルを兼用していることを特徴とする請求項１に記載のロケットの開頭装置。

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