JP2017535481A - 燃料供給装置のロッキングおよび装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、特に地上でロケットに供給するための供給装置の分野に関する。本発明の供給装置（４）が、２つの相互に相補的な供給コネクタ（５、６）と、これらの２つの供給コネクタ（５、６）を一体に結合し、これらの２つの供給コネクタ（５、６）の間に破断可能な区分（１５ｃ）を提供する破断可能な結合部材（１５）と、２つの供給コネクタ（５、６）の間の結合をロック解除するために、破断荷重を伝達するような様式で、前記破断可能な区分（１５ｃ）に結合されている力伝達部材（１６）とを少なくとも備える。したがって、ロック解除中、力伝達部材（１６）によって伝達される破断荷重が、破断可能な区分（１５ｃ）を破断する働きをする。

Description

本発明は、特に地上のロケットに供給するための供給装置の分野に関する。

この状況では、「ロケット」という用語は広範に使用され、非空気呼吸ロケットエンジンのみを使用する宇宙船だけでなく、少なくとも１つの空気呼吸推進段を含む宇宙船にまでも及ぶ。このようなロケットは、特に、軌道、軌道外、または軌道に乗らない弾道上にペイロードを置くためのランチャとすることができる。

地上では、発射ランプまたはパッド上で、そのようなロケットは、打ち上げの瞬間まで、推進剤、加圧流体、および／または電気をロケットに供給するための供給ダクトに結合されていることが多い。それらのダクトは、例えばロケットと制御ステーションとの間でデータを伝達することなど、他のサービスを更に提供することができる。そのような供給ダクトとロケットとの間を結合するために、「バルブプレート」と呼ばれる相互に相補的なコネクタの対を提供することが多いが、それはコネクタが分離する場合、流体が流れることを防止するバルブが存在するからである。

例えばアリアン５ファミリーのランチャのような特定の現在のロケットでは、相互に相補的な供給コネクタのこれらの対の少なくともいくつかが、第１段階の推進エンジンを点火する前に分離される。その結果として、ロケットを打ち上げる前に、それらが分離されてしまっていることを通常は確認する必要がある。とりわけ、供給コネクタの分離後に打ち上げが中止される場合には、特にロケットのタンクが極低温液体、特に推進剤を含む場合、他のコネクタを介してこれらのタンクを空にし、更に供給コネクタを交換することが一般に必要となる。残念なことに、これには、費用がかかり、貴重な期間中にロケットが使用されることを更に妨げることによる介入を伴う。

本開示は、これらの欠点を改善しようとするものである。特に、本開示は、特に地面でロケットに供給するために適し、かつロケットが実際に打ち上げられる間、例えば、その発射台に対して相対的に移動するロケットなど、２つの要素間の相対的な移動に応答して、極めて信頼性の高い方法でロック解除され得る２つの相互に相補的な供給コネクタを少なくとも備える供給装置を提供することを目的とする。

少なくとも１つの実施形態では、この目的は、供給装置が、前記２つ供給コネクタを一体に結合し、これら２つの供給コネクタの間に破断可能な区分を提供する破断可能な結合部材と、２つの供給コネクタの間の結合をロック解除するために、捩り破断荷重を伝達するように、破断可能な結合部材の前記破断可能な区分に結合されている力伝達部材とを更に備える。これらの用意により、結合部材を破断可能な区分で破断することによって、したがってロック解除が簡単な方法で実施可能であり、ロック解除が力伝達部材によって伝達される捩り荷重によって引き起こされる。

特に、前記力伝達部材は、結合部材の前記主軸に対して略垂直なレバーであることができる。「略垂直」という用語は、本発明の状況において、この主軸の配向が、レバーの回転面に直交する軸の配向と例えば５°または１０°だけ異なることを意味するために使用される。したがって、このレバーのアームの端部における適度な力が、破断可能な部材の破断可能な区分を捩り破断するのに十分であるように、破断荷重が結合部材の破断可能な区分に伝達され、レバーの長さがこの破断力に少なくともある程度の機械的利点を提供することができる。更に、この構成により、結合部材の主軸に直交する力によって、力伝達部材が作動されることができ、それによって、特にロケット供給装置のための供給装置の配置を簡単にすることができる。レバーとは別に、プーリーまたはキャプスタンのような他の装置もやはり、破断力に対して機械的利点を提供するのに寄与することができる。

更に、前記結合部材は中空であり、前記２つの端部の間にダクトを形成する。したがって、結合部材は、流体、特に推進剤または加圧ガスを供給装置の一方の側から他方の側へ移送するためにも使用され得る。

前記供給コネクタは、少なくとも１つの流体、特に液体、およびより詳細には推進剤のための実質的に耐漏洩性の様式でダクトの中で一体に結合するように構成され得る。

更に、供給装置は、結合部材が破断されてしまった後に、前記２つのコネクタを離れて移動させるような様式で配置された少なくとも１つの弾性ばねを更に備えることができ、それによって、２つのコネクタを分離するために、特に簡単で効果的な手段を構成する。それでもやはり、他のタイプのアクチュエータ、例えば、磁気式、電気式、または流体式の流体アクチュエータが、代替形態として、または弾性ばねによる作動に加えて、更に想定され得る。更に、アクチュエータを完全に省くことも可能であり、コネクタが重力および／または慣性によって単独で分離されることが可能である。

最後に、供給装置は、力伝達部材に結合された牽引ラインを更に備えることができる。したがって、供給コネクタは、力伝達部材上の牽引ラインからの牽引によって、簡単で信頼性があり、効果的な様式でロック解除されることが可能であり、牽引力は、特に、ロケットが打ち上げ時に垂直に移動する結果であることができる。

本開示は、供給装置をロック解除する方法を更に提供し、力伝達部材によって伝達される捩り破断荷重が破断可能な結合部材の破断可能な区分を破断するように働き、それによって前記供給装置の相互に相補的な２つの供給コネクタ間の結合を破断する。特に、前記力伝達部材が、その２つの端部を一体に結合する結合部材の主軸に対して略垂直なレバーであることができ、レバーは、破断可能な結合部材に捩り破断荷重を伝達する。この方法は、特に、前記ロケットを地上の供給サービスに最初に結合するロケット供給装置をロック解除するために使用され得る。

限定されない実施例として提供される以下の実施形態の詳細な説明を読めば、本発明が十分理解されることが可能であり、その利点がより明らかになる。説明は、以下の図面を参照する。

発射前の発射台上のスペースランチャを示す図である。 最初の打ち上げ段階中の図１のスペースランチャを示す図である。 本発明の一実施形態における供給装置の相互に相補的な一対の供給コネクタの正面図であり、ロックされた位置にあることを示す図である。 図３Ａの供給コネクタを示す、Ｂ−Ｂ線の縦断面図である。 図３Ａおよび図３Ｂの供給コネクタをロック解除するための装置の斜視図である。 ロック解除中の図３Ａおよび３Ｂの供給コネクタの正面図である。 図４Ａの供給コネクタの縦断面図である。 ロック解除後の図３Ａ〜図４Ｂの供給コネクタの縦断面図である。

図１は、打ち上げ前に発射台２上の衛星を発射するための液体推進剤ロケット１を示す。この配置では、一体に固定され、かつそれぞれロケット１および供給ダクト３に固定された相互に相補的なコネクタ５、６を含む供給装置４を介して、推進剤、更には例えば加圧ガスおよび／または電気を供給するために、ロケット１が供給ダクト３に結合されている。そのような相補的なコネクタ５、６は、分離される場合、流体の流れを停止する働きをするバルブが取り付けられているので、一般に「バルブプレート」と呼ばれる。接地側のコネクタ６を発射台２に結合する牽引ライン７が、図２に示すように、ロケット１の打ち上げ中に、相補的なコネクタ５、６のロック解除および分離をトリガする働きをする。加えて、相補的なコネクタ５、６がロケット１の打ち上げ中にロック解除された後、コネクタ６を離れて移動させるためのスペーサ装置８が、相補的なコネクタ５、６を分離することを促進する働きをすることができる。図示の実施形態では、このスペーサ装置８は、これらの接地側のタイプのコネクタ６を、より高く、かつロケット１から横方向にオフセットされる発射台２の地点に結合する働きをする追加の牽引ラインによってのみ構成されており、その結果、コネクタ６が、相補的なコネクタ５との結合をロック解除した後、単に重力下で落下する場合、それによってコネクタがロケット１から離れて横方向の移動を実施することにもつながるであろう。それでもやはり、例えば横方向に傾斜する剛性アームのような、他の代替的構成もまた想定され得る。

図３Ａおよび図３Ｂは、供給装置４を詳細に示す。供給装置４において、供給コネクタ５は、ロケット１の外壁に固定されており、図示の実施形態では、ダクトによって第１および第２の推進剤タンクに結合され、更に加圧ガスタンク（図示せず）にも結合されて、それらを供給する。コネクタ５は、相補的コネクタ６から分離されることになる場合、推進剤タンクを隔離するためのバルブ９を更に備え付ける。各バルブ９は、バルブ９を閉じる方向に付勢するばね１０を含む。

図示の実施形態では、接地側の供給コネクタ６は、推進剤を供給するために供給ダクト３ａに結合されたダクト１２を含む。バルブ９のアクチュエータ面に面している推進剤ダクト１２の各々の周囲にスライド１３が取り付けられている。これらのスライド１３は、バルブ９のばね１０とは反対の方向に付勢するばね１４を更に備え付ける。したがって、バルブ９のアクチュエータ面に対して押し付けることにより、スライド１３は、コネクタ５と６との間の結合が維持される限り、それらを開位置に保持する働きをする。コネクタ５、６が分離する場合、接地側コネクタ６は、これらの流体の流れを停止するためのバルブ（図示せず）を更に備え付けることができる。

コネクタ５と６との間に結合を提供するために、供給装置４は、ロケット側コネクタ５に固定された第１の端部１５ａと、接地側供給コネクタ６に固定された第２の端部１５ｂと、前記第１の端部１５ａと第２の端部１５ｂとの間に位置する破断可能な区分１５ｃとを含む、特に破断可能な結合部材１５を備える。供給装置４は、結合部材１５の前記破断可能な区分１５ｃに破断荷重を伝達するために適した力伝達部材１６を更に含む。

図示の実施形態では、力伝達部材１６は、牽引ライン７に結合された遠位端１６ａと、結合部材１５との回転が制限された近位端１６ｂとを含むレバーの形態である。レバーは、結合部材１５の主軸Ｘに対して略垂直な平面内でその近位端１６ｂを中心として回転するように配置される。結合部材１５の破断可能な区分１５ｃに捩り破断荷重を伝達するために、力伝達部材１６の近位端１６ｂは、角柱状断面を含む、結合部材１５の部分１５ｄ上に係合される。図４に示すように、結合部材１５の破断可能な区分１５ｃは、結合部材１５の角柱状断面部分１５ｄと第１の端部１５ａの部分との間に直接間に置かれ、同様に角柱状であり、それらがコネクタ５に対して回転することを制約するために、コネクタ１５の中の相補的断面の空洞内に受けられる。破断可能な区分１５ｃは、結合部材１５の部分１５ｄまたは第１の端部１５ａの角柱状断面よりも薄いので、力伝達部材１６によって捩り破断荷重が結合部材１５に伝達される場合、結合部材１５がこの位置で破断することを保証する。更に、結合部材１５は、その角柱状断面１５ｄとその第２の端部１５ｂとの間にプレストレス部分１５ｅを更に提供し、プレストレス部分はナット１７によって接地側コネクタ６に固定されている。このプレストレス部分１５ｅは、結合部材１５の２つの端部１５ａと１５ｂとの間に張力プレストレスを確立する働きをし、それによって相補的なコネクタ５および６を互いに対して押して、それらが耐漏洩性の様式で一体に結合されることを保証する。更に、プレストレス部分１５ｅは、角柱状断面１５ｄがコネクタの第２の端部１５ｂに対して限定された範囲まで回転できるように、ある程度の量の捩り弾性を更に提供する。

図示の結合部材１５もまた中空であり、ダクト１５ｆは一方の端部から他方の端部まで貫通しており、このダクトもやはり流体を供給する働きをすることができる。したがって、図示の実施形態では、ダクト１５ｆは、加圧ガスを供給するためにダクト３ｂに結合されている。それでもやはり、他の実施形態では、結合部材１５を貫通するダクト１５ｆが、推進剤または他の流体またはサービスを供給するために使用され得ることを排除するものではない。

供給装置のロック解除が、図５Ａ、図５Ｂ、および図６を参照して説明される。図５Ａでは、牽引ライン７上の牽引の結果として、力伝達要素１６を形成するレバーが結合部材１５の主軸Ｘを中心として回転する方法を理解することができ、牽引は、ロケット１が打ち上げられ、発射台２に対して垂直に移動することによって特に引き起こされ得る。図５Ｂで理解され得るように、力伝達要素１６のこの回転は、角柱状断面１５ｄを介して結合部材１５の破断可能な区分１５ｃに伝達されると、結合部材１５をこの位置で破断させ、結合部材１５の２つの端部１５ａ、１５ｂを分離し、それによって２つのコネクタ５、６間の結合をロック解除する。このロック解除の結果として、ばね１０および１４におけるプレストレスが、結合部材１５の２つの端部１５ａおよび１５ｂを離隔し、したがって、図２におけるロケット１の打ち上げという状況の中で、図６に示すように２つのコネクタ１５ａおよび１５ｂを離隔することに寄与する。

このようにして、供給コネクタ５および６は、ロケット１が実際に打ち上げられることに応答して、簡単で信頼性の高い方法でロック解除されるので、したがって、ロケット１に点火する前にロック解除が発生することを必要とし、そのようなロック解除の後に発射が中断される場合に前述の欠点を含む従来技術の装置と取り換えることが可能である。

本発明は特定の実施形態を参照して説明されるが、特許請求の範囲によって規定される本発明の全体的な範囲を超えずに、様々な修正形態および変形形態が、これらの実施形態に対して応用され得ることは明らかである。特に、供給装置の結合部材を破断するために、本実施形態の中で使用される捩りに加えて、牽引および、または曲げの破断荷重を使用することを想定することができる。加えて、言及された様々な実施形態の個々の特性は、追加の実施形態の中に組み合わされることが可能である。したがって、説明および図面は、限定的というよりは、むしろ例示的であると考察されるべきである。

Claims (8)

1. ２つの相互に相補的な供給コネクタ（５、６）と、
   前記２つの燃料供給コネクタ（５、６）を一体に結合し、破断可能な区分（１５ｃ）を提供する破断可能な結合部材（１５）と
   を少なくとも備える供給装置（４）であって、
   ２つの供給コネクタ（５、６）の間の結合をロック解除するために、捩り破断荷重を伝達するように、結合部材（１５）の前記破断可能な区分（１５ｃ）に結合されている力伝達部材（１６）を更に備えることを特徴とする、供給装置（４）。
2. 前記力伝達部材（１６）が、結合部材（１５）の主軸（Ｘ）に対して略垂直なレバーである、請求項１に記載の供給装置（４）。
3. 前記結合部材（１５）が中空であり、２つの供給コネクタ（５、６）の間にダクト（１５ｆ）を形成する、請求項１〜２のいずれか一項に記載の供給装置（４）。
4. 前記供給コネクタ（５、６）が、少なくとも１つの流体のための供給ダクトを実質的に耐漏洩性の様式で一体に結合するように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の供給装置（４）。
5. 結合部材（１５）が破断した後、前記２つの供給コネクタ（５、６）を離して移動させるように配置された少なくとも１つの弾性ばねを更に備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の供給装置（４）。
6. 力伝達部材（１６）に結合された牽引ライン（７）を更に備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の供給装置（４）。
7. 力伝達部材（１６）によって伝達された捩り破断荷重が、破断可能な結合部材（１５）の破断可能な区分（１５ｃ）を破断するように働いて、それによって前記供給装置（４）の２つの相互に相補的な供給コネクタ（５、６）の間の結合を破断することを特徴とする、供給装置（４）をロック解除するためのロック解除方法。
8. 前記力伝達部材（１６）が、２つの端部（１５ａ、１５ｂ）を一体に結合する結合部材の主軸（Ｘ）に対して略垂直なレバーであり、レバーが、捩り破断荷重を破断可能な結合部材（１５）に伝達する、請求項６に記載のロック解除方法。

Images