JP2016528466A - 組み合わされた結合および分離手段を有する、２つの要素を結合しておよび分離するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明による方法および装置は、それぞれ第１の要素（１）および第２の要素（２）の２つの結合板（１０、２０）を通じて互いに取り付けられる２つの要素（１、２）を線形に分離することを可能にする。結合および分離手段は、混合されて、層（３０）から成る。結合手段は、はんだ付け、接着剤、または樹脂から成る一方、分離手段は、テルミットから成る。すべてのこれらの要素は、階層化されることもできる。このアセンブリ（３０）の電気トリガは、その速くて局部的なウォーミングアップを生じさせて、かくしてこれら両方の要素（１、２）の分離を可能にする。航空発射台の２つのステージの分離への適用。【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、第２の要素に対する第１の要素のできるだけ円滑な線形分離に関する。そしてそれらは、前もって剛結合される。本発明は、ミサイル、宇宙探査機、またはペイロード解放の場合には航空機さえの、ステージを互いから、またはそのステージおよびペイロードを分離するための空間発射台に好ましくは適用できる。この分離の目的は、オンボード・アセンブリの重量を減らすためであるか、またはペイロードを解放するためである。これらの適用は、もろくてもよい対象物（例えば衛星）を分離する必要があり、そしてその結合部が発射台によって推進されるときに受けたのと同様の高い機械的負荷を受けなければならないという点を特徴とする。

図１Ａおよび図１Ｂは、発射台（ｌａｕｎｃｈｅｒ）の２つの要素１および２の間の分離のこの原理を例示する。第１の要素１は、好ましくはランクｎを有する要素（好ましくは第１のエンジン・ステージ）である。第２の要素は、ランクｎ＋１を有する要素であり、第２のエンジン要素またはペイロード（例えば衛星）のいずれかである。線形分離は、発射台軸において、第２の要素のベースを悪化させずに、そして、これら両方の要素１および２の間の結合が位置するところでその表面を悪化させずに第１の要素１を回復することが望ましい場合には、このように実行されなければならない。

現在の最高水準の技術において、結合／分離システムは、大部分が以下の４つのタイプである。
１）ボルト締め、鋲着による結合ならびに、圧力および構造の局部的温度上昇による火工品的切り離し。これらのシステムは、それらの運用に起因して、放出された材料破片を生成する。さらに、切り離しは、構造に重大な衝撃を生じさせる。そしてそれは、発射台のペイロードにとって損傷可能でもよい。
特許文献１は、かかる解決策の実施の一例を示す。
２）ボルト締め、鋲着による結合および、火工品的要素の変形を通じて構造を破裂させることによる火工品的切り離し。この解決策は、最も使用されて、破片を生成しないが、非常に重大な衝撃を生じさせる。
３）火工品的ボルト締めによる結合および、ナットの破裂または分離。この種の解決策は、２つの以前のものよりも生じさせる衝撃が非常に小さい。しかし、一方の要素から他方まで圧力を伝達するためにいくつかのボルトを必要とする。かくして、関係するデバイスの個数の理由で、より大きな失敗の危険を生成する。
４）ストラップによる結合および、火工品的ボルトによるその破裂。この種の解決策は、両方の要素の間に高い圧力が伝達されることを可能にしなくて、発射台のためのあまり大きい直径を許容しない。この場合はまた、応力除去によって、構造に大きい衝撃を生じさせる。

通常、これらの技術の現在の状態において、これらの結合−分離解決策から来ているシステムは、ほとんど、分離後に、発射台の外部形状上に凹凸を残すという特徴を有する。

仏国特許第２，９４７，８０８号

本発明の目的は、上述の欠点を解決することである。

そのために、本発明の第１の主要な目的は、定義された局部的結合によって互いに線形に結合されて、そしてそれは確実に線形に分離されなければならない、２つの要素を結合して、分離するための方法であり、分離は、結合でまたはその近くで発生し、ウォーミングアップは、遠隔でトリガされる。

本発明によれば、方法は、以下のステップを含む：
−両方の要素をこれらの２つの要素の２つのそれぞれの対応する結合面で結合するステップであって、両方の要素の２つのそれぞれの結合面の間に位置する結合手段に、電気制御接続による引火性のテルミットが位置している、結合手段を用いて、結合するステップ、および、
−そのウォーミングアップによってのみ、速いウォーミングアップ、および爆発なし、および結合手段の破壊を引き起こすように前記テルミットをトリガするステップ。

本発明の第２の主要な目的は、定義された局部的結合によって互いに線形に結合されて、そしてそれは確実に線形に分離されなければならない両方の要素を結合して、分離するための装置であり、分離は、結合でまたはその近くで発生し、ウォーミングアップは遠隔でトリガされる。

本発明によれば、それは、以下を備える：
−それぞれ第１および第２の要素を結合するための２つの相対的な面の間に位置して、それ自体が、混合する仕方で、以下を備えるアセンブリ、
・両方の要素、すなわち第１の要素および第２の要素を結合するための手段、および、
・テルミット、
−アセンブリを遠隔で火工品的（ｐｙｒｏｔｅｃｈｎｉｃ）にトリガするための手段。

結合面は、それぞれ、第１の要素および第２の要素の２つの結合板の面であり、これらの面は、それぞれ、第１の要素および第２の要素に機械的に接続している。

結合板のそれらのそれぞれの要素に対する取付けは、ボルト締めによってなされる。

結合手段の第１の実施は、接着による。

これらの結合手段の第２の実施は、はんだ付けによる。

テルミットは、結合手段に混合されることができて、かくして混合物を形成することができる。

それは、これらの結合手段の２つの層の間に位置されることもできる。

アセンブリの別のありうる実施は、樹脂または接着剤と混合されたテルミットからなる中央層が間に設けられる、樹脂または接着剤でできている２つの外部層のスタックである。

本発明の第３の主要な目的は、壁が上述の第１の要素から成る少なくとも１つの第１のキャリア・ステージ、および上述の第２の要素から成る少なくとも線形に担持されるステージ、を備える航空発射台であって、両方のステージを固定して、そしてそれらを線形に分離するために、両ステージ間に、上述のように、発射台の周囲全体に分配された複数の装置を備える航空発射台である。

この種の発射台において、両方の結合板のうちの第１のものが、第２の結合板に対して結合部を横に押圧する領域を有することは、有利である。

本発明およびその異なる特徴は、それぞれ以下を表すいくつかの図を添付された以下の説明を読むとすぐに、よりよく理解されるであろう。

図１Ａは、発射台の２つの要素の分離を表す構想図である。 図１Ｂは、発射台の２つの要素の分離を表す概略図である。 図２は、本発明による装置の側面図である。 図３Ａは、第１実施形態における本発明による装置の断面図である。 図３Ｂは、第１実施形態における本発明による装置の異なる断面図である。 図４は、この第１実施形態における本発明による装置の等角図である。 図５は、第１実施形態における本発明による装置の詳細な断面図である。 図６Ａは、第２実施形態における本発明による装置の断面図である。 図６Ｂは、第２実施形態における本発明による装置の断面図である。 図７は、本発明による装置のこの第２実施形態の詳細な断面図である。

図２は、互いに関してより良好な位置づけを可能にし、図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の記載される第１実施形態と関連するが、しかしそれは後で述べられるであろう。

図３Ａおよび図３Ｂの両方において、組み立てられて次いで分離される要素１および要素２は、それらのそれぞれの外部構造を各々構成するプレートによって、各々表される。

両方の要素１および２を互いに結合する主たる結合要素は、２つの結合板１０および２０の間に、より正確にはこれら２つの結合板１０および２０のそれぞれの結合面１２および２２の間に位置する結合エージェントを含む混合物３０、および、これらの要素１および２の各々をそれらのそれぞれの結合板１０および２０とともに固定することを可能にするボルト４０、から成る。

図２の線Ａ−Ａおよび線Ｂ−Ｂは、図３Ａおよび図３Ｂによって表される断面を説明する。実際、線Ａ―Ａは、ボルト締め取付け要素（すなわちねじ４０）を通過することによって、構造を横切る。かくして、維持されて、組み立てられて、そして分離される構造物全体に沿って、複数の取付け要素（例えば２本のねじ４０）は、ねじの頭部が押圧する両方の要素１または２のうちの１つに各々ねじ込まれる。これらのねじ４０をねじ込むことは、凹所によって結合板１０および２０に組み込まれて囲まれるナット４１において実施される。

結合板１０が、要素１および２の構造の方向に関して横に延びて、かくして他の結合板２０の一端２４に対して押圧する領域１４を有することに注意されたい。実際、航空の、またはさらに空間的な発射台の場合、要素１および２の間の接線力は、非常に重要でありえる。従って、混合物３０の結合要素の結合機能を完成するために、第１の結合板１０の領域１４は、取り込まれる両方の要素１および２の間に伝達される大部分の縦歪みを可能にする。

線Ｂ−Ｂは、これらの取付け要素を横切らない。かくして、図３Ｂは、構造物全体から突出する２つのねじ４０の頭部を表すだけである。

図４は、特に両方の要素１および２、それに関連する両方の結合板１０および２０、ならびにねじ４０の頭部のアセンブリを斜視図で示す。

図５は、混合３０が結合板１０の結合面１２と結合板２０の結合面２２との間に実際に挟まれていることを示す。

図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の第２実施形態に関して、そして図３Ａおよび図３Ｂに対応する。かくして、第１の要素１、第２の要素２、それらのそれぞれの結合板１０および２０、ならびにこれらの要素を組み立てるためのねじ４０のような手段、が見られる。しかしながら、両方の結合板１０および２０間の結合は、スタック５０によってなされる。

後者は、図７によって詳述される。それは、この例では、樹脂または接着剤と混合されたテルミット層を囲むかまたは挟む、樹脂または接着剤でできている２つの外層５２から成る。

本発明の優先適用において、要素１および２は、第１の要素１については、ランクｎを有する航空宇宙または航空発射台ステージであり、その端部上には第２の要素２が取り付けられ、第２の要素２は、発射台のランクｎ＋１を有する第２の発射台ステージ、あるいは、例えば器材または軌道に投入される施設を含む運用上の負荷、のいずれかである。

両要素１および２を固定するために、後者は、このアセンブリの用に供するはんだまたは接着剤の溶融温度にもたらされる。例えば、組み立てられるこれらの構造がチタンでできている場合、そして、選択されるはんだが銀合金である場合、組み立てられる全てのゾーンは、銀合金の溶融温度（すなわち約９６０℃）にもたらされる。これのために、いくつかの従来法（例えば、誘導はんだ付け、中性雰囲気の下でのオーブン加熱はんだ付け（ｏｖｅｎ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ， ｕｎｄｅｒ ａ ｎｅｕｔｒａｌ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ）、または抵抗はんだ付け）は、選択される。本発明と関連するアセンブリにとって、誘導はんだ付けまたは抵抗はんだ付けが高い量により適していることに注意されたい。一旦はんだ付けが実施されると、加熱手段は取り外される。そして、結合はこのように運用中である。

混合物３０は、このように加熱手段を含む。そしてそれは、テルミット、好ましくは包まれたテルミットから成る（テルミットの定義：しばしばアルミニウムでありえる（がしかしこれだけではない）金属燃料および酸化剤（しばしば金属酸化剤）の混合物）。この種の材料は、発熱酸化還元反応によって、１８００℃のオーダーの温度を発生する。結合手段は、全結合を囲んで、すなわち、第１の要素１および第２の要素２の全体（好ましくは航空発射台）の周辺上に位置すると述べられる。

要素１および２の分離を実行するために、両方の結合板１０および２０間に位置する混合物３０は、トリガされなければならない。これらの図に表されない遠隔火工品的トリガ手段（ｒｅｍｏｔｅ ｐｙｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇ ｍｅａｎｓ）が、これにより用いられる。

航空宇宙発射台の２つの要素の場合、第１の要素１および第２の要素２は、圧力の下に意図的に置かれる。それ故、火工品的にトリガされる間、アセンブリの線形軸に沿って、いわゆるシャンパン・コルク効果の下で、それらは互いから離れていく。これらの両方の要素の内部に、または構造の間に圧力がない場合には、遠ざけることは、他のいかなる周知の手段（例えばばね、遠ざけるロケット、空気手段等）によっても作られることができる。

第１の要素および第２の要素が分離された後、第２の要素の内部構造は、突起も引起しを有しない表面を再び有する。

さらに、特に宇宙ゴミに関連した危険を制限するための、宇宙の環境保護を確実にするために、本発明は、衛星発射オペレータに関する宇宙活動法（ｔｈｅ Ｓｐａｃｅ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ Ａｃｔ （ＳＯＡ））第５条の規定を満たす。

Claims (11)

1. 定義された局部的結合によって互いに線形に取り付けられて、そしてそれは確実に分離されなければならない２つの要素、第１の要素（１）および第２の要素（２）、を結合して、分離するための方法であり、前記分離は、前記結合でまたはその近くで発生し、前記ウォーミングアップは遠隔でトリガされる、方法であって、
   以下のステップ：
   −前記第１（１）および前記第２の要素（２）の２つのそれぞれのそして対応する結合面（１２、２２）で前記第１および第２の要素（１、２）を結合するステップであって、電気制御接続による引火性のそして結合手段に位置しているテルミットの両方のこれらの結合面（１２、２２）の間に位置する結合手段を用いて、結合するステップ、および、
   −そのウォーミングアップによってのみ、前記速いウォーミングアップおよび前記結合手段の破壊を引き起こすように、電気コマンドにより前記テルミットをトリガするステップ、
   を含むことを特徴とする、方法。
2. 定義された局部的結合によって互いに結合されて、そしてそれは確実に分離されなければならない２つの要素、第１の要素（１）および第２の要素（２）を結合して、分離するための装置であり、前記分離は前記結合で発生し、このウォーミングアップは遠隔でトリガされる、装置であって、
   −それ自体がそれぞれ、混合する仕方で、以下を備える前記第１および第２の要素（１、２）、の２つの結合面（１２、２２）の間に位置するアセンブリ、
   ・両方の要素、すなわち第１の要素（１）および第２の要素（２）を結合するための手段、および、
   ・テルミット、
   −前記アセンブリを遠隔で火工品的にトリガするための手段、
   を備えることを特徴とする、装置。
3. 前記結合面（１２、２２）は、それぞれ、前記第１の要素（１）および第２の要素（２）の２つの結合板（１０、２０）の面であり、これらの面は、それぞれ、前記第１の要素（１）および第２の要素（２）に機械的に接続している、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 両方の結合板（１０）のうちの１つは、前記第２の結合板（１２）に対して両方の要素の前記結合を横に押圧する領域（１４）を有する、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記結合板（１０および１２）は、ボルト締めによってそれらのそれぞれの要素（１、２）に取り付けられる、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
6. 前記テルミットは、前記結合手段に混合されて、混合物（３０）を形成している、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
7. 前記テルミットは、結合手段の２つの層の間に位置する、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
8. 前記結合手段は、接着剤から成ることを特徴とする請求項２に記載の装置。
9. 前記結合手段は、はんだ付けから成ることを特徴とする請求項２に記載の装置。
10. 前記テルミットは、中央層（５４）を構成するために接着剤および樹脂を含む群から選択される材料に混合されて、各々樹脂および接着剤を含む群から選択される材料からなる２つの外部層（５２）の間に位置して、このアセンブリ（５０）が前記結合板（１０、２０）の間に位置する、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
11. 線形に結合されて、そしてそれは線形に分離されなければならない第１のキャリア・ステージ、および前記第１のキャリア・ステージによって担持される第２のステージを備える航空発射台であって、前記発射台は、これらのステージを固定して、分離するために、両ステージ間において前記発射台の周囲全体を通じて分配される請求項２〜９のうちの１項に記載の複数の装置を備え、前記第１の要素（１）は、前記第１のキャリア・ステージの壁であり、前記第２の要素（２）は、前記第２の担持されるステージの壁である、ことを特徴とする発射台。
    
    

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