JP2018128004A - ロケットモータ - Google Patents

Abstract

【課題】従来のロケットモータは、製造コストの増加や構造質量比の低下をもたらすという問題点があった。
【解決手段】外力による発射後に点火を行うロケットモータＲであり、モータケース１と、固体推進薬２と、ロケットノズル３と、モータケース１の内部でロケットノズル３の軸線上に配置する点火装置４とを備え、点火装置４が、ロケットノズル３の軸線上に配置され且つモータケース１内で頭部が開放された支持管部６と、支持管部６の尾部に連続し且つロケットノズル３を閉塞する円錐部７と、支持管部６の内部に配置された点火薬８とを備えると共に、モータケース１に対して離脱可能に結合してある構成とし、発射時の加速度から固体推進薬２を保護すると共に、製造コストの低減や構造質量比の向上を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発射薬の燃焼圧力等の外力により発射された後に点火を行うロケットモータに関するものである。

この種のロケットモータとしては、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載のロケットモータは、噴進弾を構成するものであり、モータケース内に、筒状に形成した固体推進薬を装填し、固体推進薬の内孔に、ロケットノズルに連通する中央支持管を備えている。中央支持管は、固体推進薬の内孔との間に隙間を形成している。

上記のロケットモータ（噴進弾）は、発射薬とともに発射筒に装填され、発射薬により発射された後、固体推進薬に点火をする。この際、ロケットモータは、発射時の大きな加速度を受けた際に、固体推進薬を軸線方向に圧縮させ、同時に隙間の分だけ放射状に膨張させて、中央支持管により固体推進薬を支持する。そして、ロケットモータは、軸線方向の力が止むと、固体推進薬が初めの形状に戻り、その内孔と中央支持管との間に隙間を形成して、固体推進薬の内面燃焼を可能にする。

特公昭４８−２６６４０号公報

しかしながら、上記したような従来のロケットモータは、発射時の加速度により固体推進薬が変形することを許容しており、また、固体推進薬の点火後にも中央支持管が残る構造である。このため、従来のロケットモータでは、加速度から固体推進薬を保護する機能とその燃焼温度に耐える機能とを両立させるには、中央支持管に充分な剛性及び耐熱性が必要であり、製造コストの増加や構造質量比の低下をもたらす虞があるという課題があった。なお、ロケットモータの構造質量比の低下は、飛翔距離に大きく影響する。

本発明は、上記従来の課題に着目して成されたものであって、外力による発射後に点火を行うロケットモータにおいて、発射時の加速度から固体推進薬を保護することができると共に、製造コストの低減や構造質量比の向上を実現することができるロケットモータ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モータは、外力による発射後に点火を行うロケットモータであって、モータケースと、モータケースに装填した固体推進薬と、モータケースの尾部に設けたロケットノズルと、モータケースの内部でロケットノズルの軸線上に配置する点火装置とを備えている。そして、ロケットモータは、点火装置が、ロケットノズルの軸線上に配置され且つモータケース内で頭部が開放された支持管部と、支持管部の尾部に連続し且つロケットノズルを閉塞する円錐部と、支持管部の内部に配置された点火薬とを備えると共に、モータケースに対して離脱可能に結合してあることを特徴としている。

本発明に係わるロケットモータは、支持管部、円錐部及び点火薬を備えた点火装置を採用したことから、外力による発射の際、その加速度により固体推進薬に作用する力に抗して、固体推進薬の変形を阻止する。

また、ロケットモータは、外力による発射後、点火装置の点火薬に点火を行うと、これにより発生した高温ガスが支持管部の頭部からモータケース内に流入し、固体推進薬への点火が行われる。その後、ロケットモータは、固体推進薬の燃焼ガスの圧力により、モータケースから点火装置を離脱させ、これと同時にロケットノズルを開放し、そのロケットノズルから燃焼ガスを噴出させて飛翔する。このように、ロケットモータは、固体推進薬への点火後に点火装置を離脱させるので、点火装置には最低限の剛性や耐熱性があれば充分であり、離脱後の固体推進薬の燃焼も良好に行われる。

このようにして、本発明に係わるロケットモータは、外力による発射後に点火を行うロケットモータにおいて、発射時の加速度から固体推進薬を保護することができると共に、製造コストの低減や構造質量比の向上を実現することができる。

本発明に係わるロケットモータの一実施形態を示す噴進弾の断面図である。 図１に示す噴進弾の外力による発射時（Ａ）、飛翔開始時（Ｂ）、及び固体推進薬の点火後（Ｃ）の状態を示す各々断面図である。 本発明に係わるロケットモータの他の実施形態を示す噴進弾の尾部正面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。

図１に示すロケットモータＲは、噴進弾Ａの推進装置に適用したものである。噴進弾Ａは、炸薬５１を装填した弾殻５２を備えると共に、弾殻５２の頭部に信管５３を備えており、弾殻５２の尾部にロケットモータＲを連結した構成である。

ロケットモータＲは、モータケース１と、モータケース１に装填した固体推進薬２と、モータケース１の尾部に設けたロケットノズル３と、モータケース１の内部でロケットノズル３の軸線上に配置する点火装置４とを備えている。

モータケース１は、頭部側に開放された装填空間１Ａを有するものであって、弾殻５２の尾部に連結することで装填空間１Ａを密閉状態にし、その外面が弾殻５２の外面と滑らかに連続している。また、モータケース１は、尾部に、中央の突出部１Ｂと、突出部１Ｂの外周を包囲するスカート部１Ｃとを有し、突出部１Ｂの軸線上には、装填空間１Ａに連通するロケットノズル３が形成してある。図示例のロケットノズル３は、頭部側の内径が一定であり、尾部側の内径が漸次増大する形状である。

固体推進薬２は、軸線上に内孔２Ａを有する内面燃焼型のグレイン形状であって、例えばコンポジット推進薬である。コンポジット推進薬は、ダブルベース推進薬に比べて、高性能であるが、弾性率が小さくて変形し易い。本発明のロケットモータＲは、固体推進薬の種類がとくに限定されるものではないが、後記するように、上記コンポジット推進薬を使用する場合に一層優れた効果を発揮する。

また、ロケットモータＲは、モータケース１の内面となる弾殻５２の尾部面、モータケース１の尾部内面、及びロケットノズル３の内周面に、夫々断熱材５が設けてある。

点火装置４は、ロケットノズル３の軸線上、すなわち、この実施形態ではロケットノズル３が１つであるから、ロケットモータＲの機軸上に配置してある。この点火装置４は、固体推進薬２の内孔２Ａに配置され且つモータケース１内で頭部が開放された支持管部６と、支持管部６の尾部に連続し且つロケットノズル３を閉塞する円錐部７と、支持管部６の内部に配置された点火薬８とを備えると共に、モータケース１に対して離脱可能に結合してある。

点火装置４は、例えば金属や繊維強化プラスチック等の各種材料で成形することが可能である。支持管部６は、ロケットノズル３の頭部側の部分からモータケース１の頭部近傍に至る長さを有し、固体推進薬２の内孔２Ａに対して挿入してある。円錐部７は、ロケットノズル３の尾部側の部分、すなわち内径が漸次増大する部分に対応し、ロケットノズル３を閉塞している。点火薬８は、支持管部６の内部において、その尾部に配置してあり、この実施形態では、尾部側の延時薬８Ａとその頭部側の主装薬８Ｂとを備えたものである。

また、点火装置４は、ロケットノズル３と円錐部７とに係合するシアピン９によりモータケース１に対して離脱可能に結合してある。さらに、ロケットモータＲは、モータケース１内において、固体推進薬２及び点火装置４の支持管部６の頭部側に、点火用空間１０を有している。支持管部６の頭部は、この点火用空間１０に開放してある。

上記ロケットモータＲを備えた噴進弾Ａは、図２に示すように、発射薬とともに発射筒Ｃに装填され、図２（Ａ）に示すように、外力としての発射薬の燃焼圧力により発射される。この際、噴進弾Ａには、図２（Ａ）中に大きい矢印で示す大きな加速度が生じる。

このとき、ロケットモータＲにおいて、固体推進薬２には、図２（Ａ）中に小さい矢印で示す軸線方向の圧縮荷重が加わり、その圧縮荷重により、尾部側になるほど径方向へ膨張するように変形する力が作用する。これに対して、ロケットモータＲは、支持管部６、円錐部７及び点火薬８を備えた点火装置４を備えているので、発射時の加速度を受けても、上記の力に抗して固体推進薬２を拘束し、固体推進薬２の変形を阻止する。したがって、固体推進薬２として、変形し易いコンポジット推進薬を用いても、発射時の加速度による固体推進薬２の変形を確実に防止することができる。

また、ロケットモータＲは、図２（Ｂ）に示すように、外力による発射後、点火装置４の点火薬８に点火を行う。この実施形態のロケットモータＲは、発射薬の燃焼ガスの熱より延時薬８Ａへの点火が成され、一定時間経過後に主装薬８Ｂへの点火が行われる。

これにより、ロケットモータＲは、主装薬８Ｂの燃焼により発生した高温ガスが、支持管部６の内部を通って、開放された頭部からモータケース１内である点火用空間１０に流入し、固体推進薬２への点火が行われる。この際、固体推進薬２は、内孔２Ａを有する内面燃焼型であるが、点火用空間１０により端面燃焼も生じる。

その後、ロケットモータＲは、図２（Ｃ）に示すように、固体推進薬２の燃焼で発生した燃焼ガスの圧力により、シアピン（図１参照）９を切断して、モータケース１から点火装置４を後方に離脱させ、同時にロケットノズル３を開放し、そのロケットノズル３から燃焼ガスを噴出させて飛翔する。このとき、ロケットモータＲは、ロケットノズル３の頭部側が一定の内径を有するが、固体推進薬２の内面燃焼により内孔２Ａが拡大されるので、ロケットノズル３の頭部側が速やかにノズルスロート部となる。

上記のように、ロケットモータは、固体推進薬２として、変形し易いコンポジット推進薬を用いても、発射時の加速度による固体推進薬２の変形を確実に防止し、また、固体推進薬２への点火後に点火装置４を離脱させるので、点火装置４には最低限の剛性や耐熱性があれば充分であり、離脱後の固体推進薬２の燃焼も良好に行われる。

このようにして、ロケットモータＲは、外力による発射後に点火を行うロケットモータにおいて、発射時の加速度から固体推進薬２を保護することができると共に、軽量化及び製造コストの低減や構造質量比の向上を実現することができる。なお、構造質量比の向上は、飛翔距離（射程距離）の増加にも貢献し得るものである。

また、ロケットモータＲは、モータケース１内の頭部側に、点火用空間１０を有しているので、内孔２Ａに接触する点火装置４を採用したうえで、固体推進薬２への点火が円滑に且つ確実に行うことができる。しかも、ロケットモータＲは、上述の如く固体推進薬２の保護機能が高いので、固体推進薬２がコンポジット推進薬である場合に極めて有用なものとなる。

さらに、ロケットモータＲは、点火装置４を採用したことにより、固体推進薬２の量を増加させることができる。つまり、モータ内部の機軸上に中央支持管を配置した従来のロケットモータでは、燃焼ガスの流路を設けるために、中央支持管の径をノズルのスロート径よりも大きくする必要がある。これに対して、上記ロケットモータＲは、点火後、支持管部６を含む点火装置４を離脱させてしまうので、支持管部６の径をロケットノズル３のスロート径と同じ寸法まで小さくすることができる。

これにより、ロケットモータＲは、先述したように、発射時の加速度による固体推進薬２の変形を抑制し得るうえに、支持管部６の小径化を実現して固体推進薬２の量を増加させることができる。

図３は、本発明に係わるロケットモータの他の実施形態を説明する図である。なお、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

この実施形態のロケットモータＲは、モータケース１の尾部に複数（図示例では４つ）のロケットノズル３を備えたものである。ロケットノズルの数はとくに限定されるものではない。このロケットモータＲは、モータケース１の内部で各ロケットノズル３の軸線上に、夫々の点火装置４を備えている。

上記構成を備えたロケットモータＲは、外力による発射後（図２参照）、点火装置４により、モータケース１内の点火用空間１０で固体推進薬２への点火が行われ、固体推進薬２の燃焼ガスの圧力によって点火装置４を後方に離脱させ、同時にロケットノズル３を開放して飛翔する。

上記のロケットモータＲは、先の実施形態と同様に、固体推進薬２に変形し易いコンポジット推進薬を用いても、発射時の加速度による固体推進薬２の変形を確実に防止し、また、固体推進薬２への点火後に点火装置４を離脱させるので、点火装置４には最低限の剛性や耐熱性があれば充分であり、離脱後の固体推進薬２の燃焼も良好に行われる。これにより、ロケットモータＲは、発射時の加速度から固体推進薬２を保護することができると共に、製造コストの低減や構造質量比の向上を実現する。

また、この実施形態のように、複数のロケットノズル３を備えたロケットモータＲの場合には、選択したロケットノズル３だけに点火装置４を配置し、それ以外のロケットノズル３に分離可能なノズルクロージャを設けておくことも可能である。ただし、図示例のように全てのロケットノズル３に点火装置４を配置すれば、当然のことながら作動の信頼性が高いものとなる。

なお、本発明に係わるロケットモータは、その構成が上記実施形態のみ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り、また、噴進弾以外の飛翔体の推進装置にも当然適用可能である。

Ａ 噴進弾
Ｒ ロケットモータ
１ モータケース
２ 固体推進薬
２Ａ 内孔
３ ロケットノズル
４ 点火装置
６ 支持管部
７ 円錐部
８ 点火薬
９ シアピン
１０ 点火用空間

Claims (4)

1. 外力による発射後に点火を行うロケットモータであって、
   モータケースと、モータケースに装填した固体推進薬と、モータケースの尾部に設けたロケットノズルと、モータケースの内部でロケットノズルの軸線上に配置する点火装置とを備え、
   点火装置が、ロケットノズルの軸線上に配置され且つモータケース内で頭部が開放された支持管部と、支持管部の尾部に連続し且つロケットノズルを閉塞する円錐部と、支持管部の内部に配置された点火薬とを備えると共に、モータケースに対して離脱可能に結合してあることを特徴とするロケットモータ。
2. モータケース内において、固体推進薬及び点火装置の支持管部の頭部側に、点火用空間を有することを特徴とする請求項１に記載のロケットモータ。
3. 固体推進薬が、コンポジット推進薬であることを特徴とする請求項１又は２に記載のロケットモータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のロケットモータを推進装置として備えたことを特徴とする噴進弾。

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