JP2016155464A - ペイロード支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】重量の増加及び構造の複雑化を抑制しつつ、ペイロードへの衝撃の伝播を低減できるようにした、ペイロード支持装置を提供する。【解決手段】ペイロード打ち上げ用ロケットのロケット部に設置され、ペイロードを支持し、筒状体により構成される、ペイロード支持装置１２において、振動特性を不連続にして伝播する振動A1を反射させる不連続化デバイス１４を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ペイロード打ち上げ用ロケットのロケット部に設置され、ペイロードを支持持する、ペイロード支持装置に関する。

ペイロード打ち上げ用ロケットは、燃料部やロケットエンジンからなるロケット部の先端側に、人工衛星や探査機などのペイロードが搭載される。ペイロードはフェアリングと呼ばれる殻体内に配置される。ペイロードは、このフェアリングによって、打上げの際の音響や振動、及び大気中を飛行する際に生じる摩擦熱から保護される。
フェアリングは、ロケットが大気圏外に到達すると役目を終えてロケットから分離される。この分離は、フェアリングとロケットとの接続に使用されているノッチボルトを、火薬を爆発させてその衝撃により破断させることで行われる。

ペイロードは、ＰＡＦ（Payload Attach Fitting）とＰＳＳ（Payload Support Structure）との二つの部品からなる支持装置を介してロケットに搭載されている。フェアリングの分離の際には、火薬の爆発により衝撃が生じるので、上記支持装置には、ペイロードへこの衝撃が伝わらないような衝撃低減機能が求められている。

例えば、特許文献１には、下部インターフェース（支持装置）に減衰装置を追加する技術が開示されている。

また、特許文献２には、外筒と内筒を有する二重構造の筒部材と、筒部材の一端で外筒と内筒に結合した第１の弾性部材と、筒部材の他端で外筒と内筒に結合した第２の弾性部材とを備え、筒部材の一端側の内筒側または外筒側でペイロードと連結し、筒部材の他端側の外筒側または内筒側でロケット部の先端と連結することで、ロケット機軸方向の振動やロッキング振動を抑制できるようにしたアダプタ（支持装置）が開示されている。

特表２００６−５０８８５１号公報 特開２０１２−１３１４１０号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術では、下部インターフェース（支持装置）に減衰装置を追加する分だけ重量の増加を招き、ロケットの打ち上げ能力にとって負荷となってしまう。
また、特許文献２記載の技術では、ペイロードやロケット部との連結構造が複雑であり、構造の複雑化は製品の信頼性を損なうおそれがある。

本発明は、上記のような課題に鑑み創案されたもので、重量の増加及び構造の複雑化を抑制しつつ、ペイロードへの衝撃の伝播を低減できるようにした、ペイロード支持装置を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するために、ペイロード打ち上げ用ロケットのロケット部に設置され、ペイロードを支持し、筒状体により構成される、ペイロード支持装置において、振動特性を不連続にして伝播する振動を反射させる不連続化デバイスが備えられたことを特徴としている。

（２）前記不連続化デバイスが、前記振動の腹位置で前記筒状体の周面に取り付けられることが好ましい。

（３）前記不連続化デバイスが、前記周面の全周に亘って連続的に取り付けられることが好ましい。

（４）前記不連続化デバイスが、前記周面に対して摺動可能に取り付けられることが好ましい。

（５）上部を成す上部支持部と、下部を成す下部支持部とを備え、前記下部支持部は、下部支持部本体と、接続フレームとを有し、前記接続フレームは、前記上部支持部に接続される上側接続部と、前記下部支持部本体に接続される下側接続部とを有し、前記下側接続部に対する前記上側接続部の板厚比を１よりも大きな所定値以上に設定することで、前記接続フレームを不連続化デバイスとして機能させることが好ましい。

（６）上部を成す上部支持部と、下部を成す下部支持部と、前記上部支持部と前記下部支持部との接続、及び、前記下部支持部と前記ロケット部との接続の少なくとも一方において、前記接続が、前記振動の伝播方向に沿った複数の接続箇所でボルトを使用して行われ、前記伝播方向で上流側から２番目以降の前記接続箇所が、それぞれ、前記振動の腹位置に設定されることが好ましい。

（７）上部を成す上部支持部と、上縁に前記上部支持部が載置され、上方の開口した下部支持部と、前記下部支持部の前記開口の蓋をする隔壁と、前記隔壁に取り付けられた制振材とを備え、前記隔壁は中央に近づくほど厚みが薄くされることが好ましい。

本発明によれば、ペイロード支持装置に不連続化デバイスを備えることで、不連続化デバイスが取り付けられた箇所と、不連続化デバイスが取り付けられていない箇所とで振動特性を不連続にして、ロケット部からペイロードへ向かう振動の少なくとも一部を反射させることができる。
したがって、不連続化デバイスを取り付けるだけの簡素な構成により、重量の増加や構造の複雑化を抑制しつつ、ペイロードへの衝撃の伝播を低減できる。

本発明に係る打ち上げ用ロケットの先端部分を示す模式的な縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係るリング状デバイスが取り付けられたＰＳＳの構成を示す模式的な斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るターゲット周波数の選択方法について説明するための模式図であって、横軸を振動の周波数とし、縦軸をペイロードへの衝撃の入力レベルとするグラフである。 本発明の第１実施形態に係るリング状デバイスの構成を示す模式図であって、図２のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第１実施形態に係るリング状デバイスの変形例の構成を示す模式図であって、図２のＡ−Ａ断面図に相当する図である。 本発明の第２実施形態に係るリング状デバイスの構成を説明するための模式図であって、（ａ）はリング状デバイスが取り付けられた状態のＰＳＳの縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ部を拡大して示す図である。 本発明の第３実施形態に係るＰＳＳの上部フレームの構成及び機能を説明するための模式図であって、（ａ）は上部フレームの断面図であり、（ｂ）は上部フレームにおける振動の伝播を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る上部フレームにおける板厚比σと振動低減量との関係を示す模式図である。 本発明の第４実施形態に係るＰＳＳとロケット部との接続構造を示す模式図であり、（ａ）は要部断面図とそのＣ部拡大図を並べて示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ矢視図（但し、一部分のみ示す）である。 本発明の第５実施形態に係るバルクヘッドの構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
なお、以下に示す各実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。

［１．第１実施形態］
［１−１．打ち上げ用ロケットの先端部分の構成］
本発明に係る打ち上げ用ロケット（以下、単にロケットともいう）１００の先端部分の構成について図１を参照して説明する。

ロケット１００は、本発明の第１実施形態としてのペイロード支持装置（以下、単に支持装置ともいう）１と、ペイロード２と、ロケット部３と、フェアリング４とを備えている。
ロケット部３は、燃料が搭載された燃料部と、ロケットエンジンなどからなる。ロケット部３は、その上端に支持装置１の下端が接続される。打ち上げ用ロケット１００が例えば多段ロケットである場合、フェアリング４を閉じたまま一段ロケット部のロケットエンジンで一定の上空高さに到達した後、フェアリング４がロケット１から分離され、二段ロケット部（例えば図１のロケット部３）のロケットエンジンでさらに推進して軌道上に到達する。その後、ペイロード２が支持装置１から分離され、ペイロード２が軌道上を周回する。

支持装置１は、ペイロード２を支持するものであり、ペイロード２とロケット部３の間に配置される。
支持装置１は、全体的に円錐台の外形を有した筒状体であり、上下に二分割されたような構成となっている。二分割された二つの部材の内、上部がＰＡＦ（Payload Attach Fitting，上部支持部）１１であり、下部がＰＳＳ（Payload Support Structure，下部支持部）１２である。すなわち、支持装置１は、ＰＳＳ１２の上方にＰＡＦ１１を組み付けて構成されている。

ＰＡＦ１１は、円錐台の外形を有して上下が解放された筒形状のものであり、その上縁にペイロード２が載置される。
ＰＳＳ１２は、円錐台の外形を有して上下が解放された筒形状のものであり、ロケット部３の上方に設置されるとともに、その上縁にＰＡＦ１１が載置される。ＰＡＦ１１はペイロード２に応じて形状が規格化されており、ＰＳＳ１２は、ＰＡＦ１１とロケット部３との形状を適合させるためのアダプタである。
支持装置１は、また、ＰＳＳ１２の上部に載置されるバルクヘッド（隔壁）１３を備えている。

背景技術で説明したように、フェアリング４の分離は、フェアリング４をロケット部３に固定しているノッチボルト（図示省略）を、火薬の爆発による衝撃Sによって破断することにより行われる。この衝撃Sによる振動（衝撃波）が、ロケット部３から、曲げ波（弾性波）として矢印A1〜A3で示すように支持装置１を伝播し（そこで、以下、振動A1〜A3とも表記する）、その一部の振動A2がペイロード２に伝播してしまう。
そこで、支持装置１には、ペイロード２への振動A2の伝播を低減させるための不連続化デバイスとしてリング状デバイス１４（図１では省略、例えば図２参照）が備えられている。

［１−２．リング状デバイスの構成］
本発明の第１実施形態のペイロード支持装置１の要部であるリング状デバイス１４について、図２〜図４を参照して説明する。
リング状デバイス１４は、ＰＳＳ１２の外周面において、ターゲット周波数Ftの振動の腹位置（変位が最大となる位置）Amaxに配置されている。ターゲット周波数Ftとは、図３に示すように、ペイロード２への入力レベルが目標レベルLcを超える周波数であり、ペイロード２へ伝播する振動A2の内の低減対象となる周波数をいう。

ターゲット周波数Ftの腹位置Amaxは、固有値解析により求めた振動モード図に基づいて決定することができる。
或いは、ＰＳＳ１２を構成するパネル材の面密度m，ＰＳＳ１２を構成するパネル材の曲げ剛性D及び角周波数ω_ｎを使用して下式（１）よりターゲット周波数Ftの波長λを求めることで、腹位置Amaxを推定することもできる。つまり、ＰＳＳ１２の下端１２ａから2/4λ，4/4λ等の偶数次の位置が腹位置となる。

リング状デバイス１４の形状について説明すると、図２では簡略化して示しているが、リング状デバイス１４は、図４に示すように、一様な逆Ｔ字状の横断面を有する。すなわち、リング状デバイス１４は、ＰＳＳ１２に周面に面接触して取り付けられる略筒状の（つまりＰＳＳ１の周面の全周に亘って連続的に取り付けられる帯状の）基部１４ａと、基部１４ａの中央から外側に向かって立設されるリング状の立設部１４ｂとを有する。リング状デバイス１４は、基部１４ａが溶接（又はボルトとナットとの締結）によりＰＳＳ１２の周面に固定される。

［１−３．作用・効果］
本発明の第１実施形態のペイロード支持装置によれば、ＰＳＳ１２の周面にリング状デバイス１４を備えることで、リング状デバイス１４が取り付けられた箇所（以下、デバイス取付箇所という）と、リング状デバイス１４が取り付けられていない箇所とで特性インピーダンスを不連続にする。すなわち、ＰＳＳ１２において、デバイス取付箇所と、そうでない個所との間に顕著なインピーダンス不整合を生じさせる。これにより、ロケット部３からＰＳＳ１２を経てペイロード２へと向かう振動A1（図１参照）の少なくとも一部を反射させることができる。
したがって、ＰＳＳ１２にリング状デバイス１４を取り付けるだけの簡素な構成により、重量の増加や構造の複雑化を抑制しつつ、ペイロード２への衝撃の伝播を低減できるようになる。

また、リング状デバイス１４が、ターゲット周波数Ftにおける振動A1の波長λの腹位置Amax、すなわち変位が最大となる位置に設置されるので、リング状デバイス１４による振動の低減効果が最大限に発揮される。

なお、リング状デバイス１４の重量を増加させることで振動の伝播を抑制する効果を高めることができるので、リング状デバイス１４は、ロケットの打ち上げ能力に影響を生じさせない程度に重量を大きくしても良い。

［１−４．その他］
（１）リング状デバイス１４の形状は図４に限定されず、リング状デバイス１４に替えて図５に示すリング状デバイス（不連続化デバイス）１４ＡをＰＳＳ１２の周面に取り付けても良い。このリング状デバイス１４Ａは、図５に示すように、開口を下方に向けた一様なコ字状の横断面を有する。すなわち、リング状デバイス１４Ａは、ＰＳＳ１２の周面に固定される円筒状の基部１４ｃと基部１４ｃの上端から立設されるリング状の立設部１４ｄと、立設部１４ｄの上端から垂下するリング状の垂下部１４ｅとを有する。
このリング状デバイス１４Ａは、図４に示すリング状デバイス１４に較べて、形状的にＰＳＳ１２の設置面基準における慣性モーメントが大きい。このため、重量が同じであれば図４に示すリング状デバイス１４よりも振動の伝播を抑制する効果が高い。

リング状デバイスのこの他の形状として、例えば、図４に示すリング状デバイス１４における基部１４ａのみの形状や、図５に示すリング状デバイス１４Ａにおける基部１４ｃ及び立設部１４ｄのみからなる形状でも良い。

（２）上記実施形態では、ＰＳＳ１２にリング状デバイス１４を１つ設けたが、ＰＳＳ１２上に振動A1の波長λの腹位置Amaxが複数箇所生じる場合には、リング状デバイス１４をこの複数の腹位置Amaxの２つ以上に対して設けても良い。
ＰＳＳ１２上に複数のリング状デバイスを設ける場合には、同一形状のリング状デバイスに限定されず、異なる形状のリング状デバイスを設けても良い。例えば、リング状デバイス１４とリング状デバイス１４Ａとを混在させても良い。

（３）上記実施形態では、リング状デバイス１４をＰＳＳ１２の外周面に設けたが、リング状デバイス１４をＰＳＳ１２の外周面に替えて内周面（又は外周面と共に内周面）に設けても良い。

（４）上記実施形態では、不連続化デバイスとして、ＰＳＳ１２の全周に亘って連続して設けられるリング状デバイス１４を使用したが、短尺の不連続化デバイスを周方向に間隔を空けて複数設けるようにしても良い。

［２．第２実施形態］
［２−１．構造］
本発明の第２実施形態のペイロード支持装置は、第１実施形態のペイロード支持装置と、リング状デバイス（不連続化デバイス）の構成のみが異なるので、リング状デバイスについてのみ説明する。

本実施形態のリング状デバイスについて、図６（ａ），（ｂ）を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
ＰＳＳ１２には、外周壁１２ｂにリング状デバイス（不連続化デバイス）１４Ｂが面接触により密着して取り付けられるとともに、内周壁１２ｃにリング状デバイス（不連続化デバイス）１４Ｃが面接触により密着して取り付けられている（図６（ａ）では便宜的にリング状デバイス１４Ｂ，１４Ｃを周壁１２ｂ，１２ｃから離隔して示している）。
リング状デバイス１４Ｂ，１４Ｃは、それぞれ、第１実施形態のリング状デバイス１４と同様にターゲット周波数Ftの振動の腹位置に配置される。
リング状デバイス１４Ｂは円筒状のものである。リング状デバイス１４Ｃは一様なＬ字状の横断面を有する。すなわち、リング状デバイス１４Ｃは、円筒状の基部１４ｆと、基部１４ｆの上端からＰＳＳ１２の内周側に立設するリング状の立設部１４ｇとを備える。

リング状デバイス１４Ｂ，１４Ｃには、ボルト１５のねじ部１５ａが挿通される貫通穴１４ｈ，１４ｉが形成されている。同様に、ＰＳＳ１２にも、ねじ部１５ａが挿通される貫通穴１２ｄを有している。
図６（ｂ）では、ねじ部１５ａのねじ山及びねじ溝を省略して示しているが、これらの貫通穴１２ｄ，１４ｈ，１４ｉは、ねじ部１５ａのねじ山の径よりも大きな径を有している。これにより、貫通穴１４ｈ，１４ｉを画成するリング状デバイス１４Ｂ，１４Ｃの壁面とねじ部１５ａとの間にはそれぞれクリアランスが設けられている。
そして、ねじ部１５ａは２つのコイルばね１７ａ，１７ｂを挿通している。コイルばね１７ａは、ねじ部１５ａに螺合されたナット１６と、リング状デバイス１４Ｂとの間に圧縮状態で設置されている。コイルばね１７ｂは、ボルトヘッド１５ｂと、リング状デバイス１４Ｃの基部１４ｆとの間に圧縮状態で設置されている。

このような構成により、リング状デバイス１４Ｂ，１４Ｃは、圧縮状態のコイルばね１７ａ，１７ｂの付勢力によりＰＳＳ１２に押し付けられているものの、ねじ部１５ａに対してはクリアランスを有しているので、ねじ部１５ａひいてはＰＳＳ１２に対して相対移動できるように構成されている。なお、ＰＳＳ１２については、ねじ部１５ａを螺合させるようにしても良い。
この他の構成は上記第１実施形態と同様なので説明を省略する。

［２−２．作用・効果］
本発明の第２実施形態のペイロード支持装置によれば、第１実施形態のペイロード支持装置の効果に加えて、リング状デバイス１４Ｂ，１４Ｃが、ＰＳＳ１２に対して密着した状態で相対移動（すなわち摺動）できる。振動（衝撃波）A1を受けた時にリング状デバイス１４Ｂ，１４ＣがＰＳＳ１２に対して摺動することでリング状デバイス１４Ｂ，１４ＣとＰＳＳ１２との間に生じる摩擦力により振動を減衰できる。

なお、リング状デバイス１４Ｂ，１４ＣとＰＳＳ１２との間の摩擦力は、コイルばね１７ａ，１７ｃのバネ定数に左右される。このため、振動を最も効果的に低減できる摩擦力が得られるようなバネ定数のバネが選択される。好ましいバネ定数は要素試験や解析により決定される。

［２−３．その他］
（１）上記実施形態では、外周壁１２ｂ及び内周壁１２ｃにそれぞれリング状デバイス１４Ｂ，１４Ｃを設けたが、外周壁１２ｂ及び内周壁１２ｃの一方にだけリング状デバイスを設ける構成でも良い。

（２）リング状デバイス１４Ｂ，１４Ｃの断面形状は図６に示す形状に限定されない。例えば、第１実施形態で使用された図４や図５に示す断面形状のものであっても良い。

（３）上記実施形態では、ＰＳＳ１２に対して摺動可能な不連続化デバイスとして、ＰＳＳ１２の全周に亘って連続して設けられたリング状デバイス１４Ｂ，１４Ｃを使用したが、ＰＳＳ１２に対して摺動可能な短尺の不連続化デバイスを周方向に間隔を空けて複数設けるようにしても良い。

［３．第３実施形態］
第１実施形態のペイロード支持装置１では、不連続化デバイスとしてリング状デバイス１４を設けたが、本発明の第３実施形態のペイロード支持装置では、不連続化デバイスとしてリング状デバイス１４に替えてＰＳＳ（下部支持部）１２Ａの上部フレーム（接続フレーム）１２ｆを使用している。
その他の構成は、第１実施形態のペイロード支持装置１と同様であるので、以下、図７（ａ），（ｂ）を参照してＰＳＳ１２Ａ及び上部フレーム１２ｆについて説明する。なお、上記各実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

［３−１．構造］
ＰＳＳ１２Ａは、第１実施形態のＰＳＳ１２（図１参照）に替えて使用され、ＰＳＳ本体１２ｅと、ＰＳＳ本体１２ｅの上部に固定された上部フレーム１２ｆとを備えている。ＰＳＳ本体１２ｅは、円錐台の外形を有して上下が解放された筒形状のものであり、ロケット部３（図１参照）の上面に載置される。上部フレーム１２ｆは、ＰＳＳ本体１２ｅとＰＡＦ１１とを接続するとともに、ＰＳＳ本体１２ｅとＰＳＳ本体１２ｅの上部開口の蓋をするバルクヘッド１３とを接続する。

上部フレーム１２ｆは、図７（ａ）に示す断面形状を一様に有するリング状の部材である。すなわち、上部フレーム１２ｆは、上側接続部１２ｆａと、下側接続部１２ｆｄと、内側接続部１２ｆｅとを有する。上側接続部１２ｆａは、円筒形状の基部１２ｆｂ及び基部１２ｆｂの上縁から水平方向外側に突出するリング状の外側フランジ１２ｆｃを有する。下側接続部１２ｆｄは、基部１２ｆｂの下縁から外側下方に傾斜して突出するリング状の傾斜フランジである。内側接続部１２ｆｅは、基部１２ｆｂの下縁から水平方向内側に突出するリング状の内側フランジである。
各接続部１２ｆａ，１２ｆｅ，１２ｆｄは、ＰＡＦ１１，バルクヘッド１３及びＰＳＳ本体１２ｅとボルト１５及びナット１６により固定されている。

ここで、上側接続部１２ｆａの基部１２ｆｂの板厚ｈ₂は、下側接続部１２ｆｄの板厚ｈ₁よりも厚く（ｈ₂>ｈ₁）、板厚ｈ₁に対する板厚ｈ₂の板厚比σ（=h₂/h₁）を１よりも大きく設定されている（例えば6程度）。
また、内側接続部１２ｆｅの厚さｈ₃は、下側接続部１２ｆｄの厚さｈ₁と等しい（ｈ₃=ｈ₁）。

［３−２．作用・効果］
本発明の第３実施形態のペイロード支持装置によれば、上部フレーム１２ｆにおいて、ＰＳＳ本体１２ｅ側の下側接続部１２ｆｄの板厚ｈ₁よりも、ＰＡＦ１１側の上側接続部１２ｆａの板厚ｈ₂を厚くすることで、構造を不連続として、インピーダンス不整合を生じさせる。これにより、図７（ｂ）に示すように、振動A1（ペイロード２へ向かう振動）の少なくとも一部を矢印A4で示すようにロケット部３側に反射させることができる。
したがって、ＰＳＳ１２Ａの上部フレーム１２ｆの下側接続部１２ｆｄと上側接続部１２ｆａとの板厚比σを調節するといっただけの簡素な構成により、重量の増加や構造の複雑化を抑制しつつ、ペイロード２への衝撃の伝播を低減できる。

なお、板厚比σを大きくするほどペイロード２へ向かう振動の低減量を多くできるが、板厚比σを大きくすると重量が重くなる。このためロケットの機種ごとに、図８に示すような板厚比σと振動低減量との関係を試験や解析により求めておき、重量との兼ね合いから（ロケットの打ち上げ性能にとって過剰な負荷とならないように）目標低減量を達成するための板厚比を決定する。

また、上部フレーム１２ｆにおいて、ＰＳＳ本体１２ｅ側の下側接続部１２ｆｄの板厚ｈ₁と、バルクヘッド１３側の内側接続部１２ｆｅの板厚ｈ₃を等しくして、下側接続部１２ｆｄから内側接続部１２ｆｅにかけての構造を連続的にしている。これにより、ＰＳＳ１２Ａを伝播する振動A1は、矢印A3で示すような内側接続部１２ｆｅへ向かう方向へ（すなわちバルクヘッド１３へ向かって）伝播しやすくなる。したがって、この分、矢印A2で示すような上側接続部１２ｆａへ向かう方向へ（すなわちＰＡＦ１１やペイロード２へ向かって）伝播する振動を低減できる。

［３−３．その他］
上記実施形態では、不連続化デバイスとしてリング状デバイスに替えて上部フレーム１２ｆを使用したが、第１実施形態及び第２実施形態並びにその変形例において、リング状デバイス１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃと併せて上部フレーム１２ｆを使用するようにしても良い。

［４．第４実施形態］
［４−１．構造］
本発明の第４実施形態のペイロード支持装置は、第１実施形態のペイロード支持装置に対して、ＰＳＳ１２とロケット部３との接続構造を、ロケット部３からの振動を低減するための構造とした点が異なる。
以下、この構造について図９（ａ），（ｂ）を参照して説明する。なお、上記各実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

ＰＳＳ１２の下部には、その外周面１２ｂを下方に延設するようにしてリング状のフランジ部１２ｇが設けられている。また、ロケット部３には、フランジ部１２ｇと同角度で延在しフランジ部１２ｇの下面（内側）に重合されるリング状のフランジ部３ａが設けられている。
これらのフランジ部１２ｇとフランジ部３ａとは、平面視におけるＰＳＳ１２の径方向（違う言い方をすれば、フランジ部３ａからＰＳＳ１２へ向かう振動Ａ１の伝播方向）に対して二段にボルト止めされている。すなわち、フランジ部１２ｇとフランジ部３ａとは、径方向外周側において一段目のボルト１５Ａとナット１６Ａとにより挟持され、径方向内周側において二段目のボルト１５Ｂとナット１６Ｂとにより挟持されている。

ボルト１５Ａ，１５Ｂとナット１６Ａ，１６Ｂとはフランジ部１２ｇ，３ａの周方向に間隔を空けて配置されている。本実施形態では、一段目の各ボルト１５Ａの周方向位置と、二段目の各ボルト１５Ｂの周方向の位置とが、半ピッチずれた千鳥配置となっているが、一段目の各ボルト１５Ａの周方向位置と、二段目の各ボルト１５Ｂの周方向の位置とを一致させた配置でも良い。

従来は、フランジ部１２ｇとフランジ部３ａとのボルト止めは重量低減のためボルト１５Ａによる一段で行われていた。二段目のボルト１５Ｂは、前記ターゲット周波数Ft（図３参照）の振動を低減するために追加されたものである。
図９のＣ部拡大図に、ボルト１５Ａによる一段だけでボルト止めした場合のターゲット周波数Ftの振動を二点鎖線で図示する。この振動は、フランジ部１２ｇとフランジ部３ａとの重合面のレベルを変位が０（零）として図示しており、上記重合面からの距離が変位量の大きさを示している。
ターゲット周波数Ftの振動は、通常ボルト１５Ａの位置で節となる（変位が０（零）となる）。言い方を変えれば、ボルト１５Ａの位置で節とならない振動であればボルト１５Ａによって振動が減衰されるので、その周波数がターゲット周波数Ftとなる可能性は低い。
そこで、上式（１）によりターゲット周波数Ftの振動の波長λを求め、ボルト１５Ａの中心線CL1の位置を節として、この中心線CL1から1/4λ，3/4λ等の奇数次の位置を腹位置として推定する。本実施形態では、中心線CL1から1/4λの位置が中心線CL2となるように２段目のボルト１５Ｂを配置している。

［４−２．作用・効果］
本発明の第４実施形態のペイロード支持装置によれば、ボルト止めしなければ振動の腹位置となる箇所において二段目のボルト１５Ｂ及びナット１６Ｂによりフランジ部１２ｇとフランジ部３ａとを接続するようにしているので、このボルト１５Ｂ及びナット１６Ｂの存在によりこの接続箇所の剛性が高められて振動の変位が低減される。

［４−３．その他］
（１）上記実施形態では、ターゲット周波数Ftの振動の1/4λの位置の腹位置に二段目のボルト１５Ｂを設置したが、3/4λ，5/4λ等の他の腹位置に二段目のボルト１５Ｂを設置しても良い。
（２）上記実施形態では、ターゲット周波数Ftの腹位置に二段目のボルト１５Ｂを設置したが、3/4λ，5/4λ等の腹位置に三段目，四段目のボルトを設置しても良い。
（３）上記実施形態では、ＰＳＳ１２とロケット部３との接続部において、ターゲット周波数Ftの振動の腹位置に二段目のボルト１５Ｂを設置したが、ＰＡＦ１１とＰＳＳ１２との接続部において、ターゲット周波数Ftの振動の腹位置に二段目のボルトを設置するようにしても良い。
（４）上記実施形態では、第１実施形態に対し、ターゲット周波数Ftの振動の腹位置に二段目のボルト１５Ｂを設置する構成としたが、第２実施形態や第３実施形態に対して、ターゲット周波数Ftの振動の腹位置に二段目のボルト１５Ｂを設置しても良い。

［５．第５実施形態］
［５−１．構造］
本発明の第５実施形態のペイロード支持装置は、第１実施形態のペイロード支持装置に対して、バルクヘッドの構成が異なる。すなわち、第１実施形態のペイロード支持装置に対して、バルクヘッド１３に替えて後述のバルクヘッド（隔壁）１３Ａを使用した点で異なる。その他の構成は同じなのでバルクヘッド１３Ａの構成についてのみ図１０（ａ），（ｂ）を参照して説明する。なお、上記各実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

バルクヘッド１３Ａは、平面視で円形であり、凹面レンズのような形状をしている。つまり、円形中心（中央）CPに近づくほど厚みが薄くなるように、その上面１３ａ及び下面１３ｂはそれぞれ円形中心CP側に凹となる３次元的な曲面形状を有している。
ロケット部３からの振動は図１に矢印A3で示すようにバルクヘッド１３にも伝播し、バルクヘッド１３の振動が大きいと上方のペイロード２（特に下部）に影響が生じる。このため、バルクヘッド１３Ａの上面１３ａには、その外縁１３ｃから所定距離離れた領域に円形の制振材１７が設けられている。

［５−２．作用・効果］
本発明の第５実施形態のペイロード支持装置によれば、振動エネルギーは厚みの薄い方向に流れるので、振動エネルギーは中央部（円形中心CPの近傍）に集中するようになる。つまり、振動が、厚みが薄く振動のし易い中央部に集中するようになるので、この振動の集中する中央に制振材１７を設置するだけで振動を効率的に低減することができる。例えば、バルクヘッド１３の厚みを一定とした場合に同程度の制振効果を得ようとすると、図１０（ａ）中に二点鎖線で示すような範囲に制振材１７を設置しなければならず、制振材１７の施工範囲を大幅に縮小できる。
［５−３．その他］
上記実施形態では、第１実施形態に対し、図１０（ａ），（ｂ）に示すバルクヘッド１３Ａを採用する態様を説明したが、第２〜第４実施形態のペイロード支持装置に対してバルクヘッド１３Ａを採用しても良い。

［６．その他］
（１）上記各実施形態及び各実施形態における変形例は、リング状デバイス１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４ＣをＰＳＳ１２に取り付けた例を示したが、リング状デバイス１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを、ＰＳＳ１２に替えて又はＰＳＳ１２と併せてＰＡＦ１１に取り付けるようにしても良い。
（２）上記各実施形態及び各実施形態における変形例では、リング状デバイス１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを一様な横断面を有する形状としたが、周方向の位置によって横断面形状を異ならせても良い。

１ ペイロード支持装置
２ ペイロード
３ ロケット部
３ａ ロケット部のフランジ部
４ フェアリング
１１ ＰＡＦ（Payload Attach Fitting，上部支持部）
１２，１２Ａ ＰＳＳ（Payload Support Structure，下部支持部）
１２ｅ ＰＳＳ１２Ａの本体（下部支持部本体）
１２ｆ ＰＳＳ１２Ａの上部フレーム（接続フレーム）
１２ｆａ 上部フレーム１２ｆの上側接続部
１２ｆｄ 上部フレーム１２ｆの下側接続部
１２ｆｅ 上部フレーム１２ｆの内側接続部
１２ｇ ＰＳＳ１２のフランジ部
１３，１３Ａ バルクヘッド（隔壁）
１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ リング状デバイス（不連続化デバイス）
１５，１５Ａ，１５Ｂ ボルト
１７ 制振材
１００ 打ち上げ用ロケット
A1〜A4 振動，振動の伝播方向
Amax ターゲット周波数Ftの振動の腹位置
CL1 ボルト１５Ａの中心線
CL2 ボルト１５Ｂの中心線
Ft ターゲット周波数
h₁ 下側接続部１２ｆｄの板厚
h₂ 上側接続部１２ｆａの板厚
h₃ 内側接続部１２ｆｅの板厚
σ 板厚ｈ1に対する板厚ｈ2の板厚比
λ 波長

Claims (7)

1. ペイロード打ち上げ用ロケットのロケット部に設置され、ペイロードを支持し、筒状体により構成される、ペイロード支持装置において、
   振動特性を不連続にして伝播する振動を反射させる不連続化デバイスが備えらえた
   ことを特徴とするペイロード支持装置。
2. 前記不連続化デバイスが、前記振動の腹位置で前記筒状体の周面に取り付けられた
   ことを特徴とする、請求項１記載のペイロード支持装置。
3. 前記不連続化デバイスが、前記周面の全周に亘って連続的に取り付けられた
   ことを特徴とする、請求項２記載のペイロード支持装置。
4. 前記不連続化デバイスが、前記周面に対して摺動可能に取り付けられた
   ことを特徴とする、請求項２又は３記載のペイロード支持装置。
5. 上部を成す上部支持部と、
   下部を成す下部支持部とを備え、
   前記下部支持部は、下部支持部本体と、接続フレームとを有し、
   前記接続フレームは、前記上部支持部に接続される上側接続部と、前記下部支持部本体に接続される下側接続部とを有し、
   前記下側接続部に対する前記上側接続部の板厚比を１よりも大きな所定値以上に設定することで、前記接続フレームを不連続化デバイスとして機能させる
   ことを特徴とする、請求項１記載のペイロード支持装置。
6. 上部を成す上部支持部と、
   下部を成す下部支持部と、
   前記上部支持部と前記下部支持部との接続、及び、前記下部支持部と前記ロケット部との接続の少なくとも一方において、前記接続が、前記振動の伝播方向に沿った複数の接続箇所でボルトを使用して行われ、前記伝播方向で上流側から２番目以降の前記接続箇所が、それぞれ、前記振動の腹位置に設定された
   ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項記載のペイロード支持装置。
7. 上部を成す上部支持部と、
   上縁に前記上部支持部が載置され、上方の開口した下部支持部と、
   前記下部支持部の前記開口の蓋をする隔壁と、
   前記隔壁に取り付けられた制振材とを備え、
   前記隔壁は中央に近づくほど厚みが薄くされた
   ことを特徴とする、請求項１〜６記載の何れか一項記載のペイロード支持装置。

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