JP3922718B2 - 宇宙航行体の分離構造及びロケット - Google Patents

Description

本発明は、互いに連結された第１の宇宙航行体と第２の宇宙航行体とを分離する宇宙航行体の分離構造及び当該宇宙航行体の分離構造を備えるロケットに関する。

人工衛星の打ち上げにおいては、人工衛星の軌道投入前までは当該人工衛星をロケット本体に堅牢に固定支持し、軌道投入時にロケット本体から切り離す必要がある。従って、人工衛星打ち上げ用のロケットは、人工衛星をロケット本体に結合し、またロケット本体から分離するための分離構造を備えている。

図１０は、従来の宇宙航行体の分離構造の構成の一例を示す側面図であり、図１１は、図１０のXI−XI線における矢視図である。図１０及び図１１に示す如く、従来の分離構造１０１は、以下の如き構成となっている。即ち、ロケット本体１０２の上端面と人工衛星１０３の下端面とが同一半径の外周円を有する円環状をなしており、夫々が連結面とされて突き合わされている。また、ロケット本体１０２側の連結端（上端）と人工衛星１０３の連結端（下端）との夫々には、夫々全周に渡って外方に突出した鍔部１０４，１０５が設けられている。かかる連結部分１０６の外側には、鍔部１０４，１０５に嵌合する凹部を有する嵌合部材１０７が配置されており、この嵌合部材１０７が鍔部１０４，１０５に外嵌することにより、ロケット本体１０２と人工衛星１０３とが固定的に連結される。嵌合部材１０７は、連結部分１０６の周方向に複数設けられており、夫々の嵌合部材１０７の外側に金属製のバンド１０８が設けられている。バンド１０８は、連結部分１０６の外側を一周囲むように巻回されており、その内面に前記嵌合部材１０７が固着されている。

また、図１１に示すように、バンド１０８は２本設けられており、夫々のバンド１０８の両端にバンド端末部材１０９が固着されている。一方のバンド１０８のバンド端末部材１０９と、他方のバンド１０８のバンド端末部材１０９とが近接配置され、これらがボルト及びナットからなる結合部材１１０によって結合されている。これらの結合部材１１０には、切断装置１１０ａ（図１３参照）が取り付けられており、人工衛星１０３の分離時には、かかる切断装置１１０ａが外部の制御装置から動作制御されることにより起動し、結合部材１１０が切断されて、バンド端末部材１０９間の結合が解除される。

また、バンド端末部材１０９の外側には、結合が解除された後に当該バンド端末部材１０９を捕獲する捕獲部材１１１が設けられている。図１２は、図１１のXII−XII線における断面矢視図であり、図１３は、バンド端末部材１０９の近傍の構成を示す部分拡大側面図である。図１２に示す如く、捕獲部材１１１は、連結部分１０６へ向けて開口したチャンネル形状をなしており、その大きさは溝内にバンド端末部材１０９を収容することができる程度とされている。この捕獲部材１１１は、ロケット本体１０２に固着されている。

また、図１３に示す如く、ロケット本体１０２の捕獲部材１１１より更にバンド端末部材１０９の末端側、即ち結合部材１１０に近接した位置には、ストッパ１１２が固着されている。このストッパ１１２は、ロケット本体１０２の機軸を中心とした半径方向（以下、半径方向という）外側へ向かって突出する突起１１３を有している。バンド端末部材１０９のロケット本体１０２と人工衛星１０３との連結方向（以下、連結方向という）のうち、ロケット本体１０２側（即ち図中下側。以下、ロケット本体１０２から人工衛星１０３へ向かう方向を上方向、その反対方向を下方向という。）の面に、当接突起１１４が突設されている。この当接突起１１４は、後述するようにバンド端末部材１０９が、バンド１０８の略円周方向へ移動したときに、ストッパ１１２の突起１１３と当接するような位置に設けられている。

切断装置１１０ａが起動され、結合部材１１０が切断されたとき、バンド端末部材１０９の間の結合が解除される。ここで、バンド１０８は例えば数トンの張力が作用するように締め付けられている。したがって、前記結合が解除されたときには、結合されていた一対のバンド端末部材１０９がバンド１０８の略円周方向へ、互いに離反するように夫々非常に高速に移動することとなる。そして、ストッパ１１２の突起１１３が当接突起１１４と当接し、これによりそれ以上バンド端末部材１０９がバンド１０８の略円周方向へ移動しないようにバンド端末部材１０９の移動を制限する。このときバンド端末部材１０９は、図１２に矢符にて示すように、連結部分１０６から離反する方向、即ち、半径方向外側へ向けて移動することとなる。そして、バンド端末部材１０９は半径方向外側、即ち捕獲部材１１１の溝の奥方向へ進行する。

図１２に示すように、バンド端末部材１０９の上面及び下面夫々の半径方向外側端部には、上方向及び下方向へ夫々突出した係合突起１１６が設けられている。また、捕獲部材１１１の上側内面及び下側内面には、板バネ１１５が各別に取り付けられている。板バネ１１５は、その半径方向内側端部が捕獲部材１１１の内面に固着されており、その半径方向外側端部が捕獲部材１１１の内面より少し離反するように、捕獲部材１１１の上側内面及び下側内面に対して傾斜して夫々取り付けられている。これにより、バンド端末部材１０９が溝の奥方向へ移動した場合には、係合突起１１６が板バネ１１５に当接し、上側の板バネ１１５を捕獲部材１１１の上側内面に近接する方向へ撓ませ、また下側の板バネ１１５を下側内面に近接する方向へ撓ませ、これによってバンド端末部材１０９が移動を妨げられることなく溝の奥方向へ進行し続けることとなる。

バンド端末部材１０９が溝の奥方向へ進行した結果、係合突起１１６が板バネ１１５の前記半径方向外側端を越えた場合には、係合突起１１６に押されることによって生じていた板バネ１１５の撓みが復帰し、これによって係合突起１１６が板バネ１１５と係合し、バンド端末部材１０９の捕獲が完了する。このため、バンド端末部材１０９が捕獲部材１１１の溝の開口方向へ移動した場合であっても、係合突起１１６が板バネ１１５を越えることがなく、バンド端末部材１０９の捕獲部材１１１からの離脱が防止される。このように、結合部材１１０が切断され、互いに結合されていたバンド端末部材１０９の間の結合状態が解除された場合であっても、バンド端末部材１０９が捕獲部材１１１によって捕獲され、宇宙空間に放出されることがない。

ところが、かかる従来の宇宙航行体の分離構造にあっては、以下のような理由によって人工衛星の形状が制限されるという問題があった。
（１）バンド端末部材１０９の間の結合の解除（バンドの切断）によって、バンド端末部材１０９が自由に移動することができるようになるため。
（２）バンド端末部材１０９の当接突起１１４とストッパ１１２の突起１１３との衝突によってバンド端末部材１０９が人工衛星１０３側へ跳ね上がるため。

以下に、上記理由（２）について詳しく説明する。図１４は、結合解除時のバンド端末部材の挙動を示す側面図である。前述のように、他方のバンド端末部材１０９と結合されている状態では、当該バンド端末部材１０９には非常に大きな張力が作用しているため、結合解除されたときにバンド端末部材１０９はバンド１０８の略円周方向へ高速移動することとなる。よって、バンド端末部材１０９の突起１１３とストッパ１１２とが衝突したときには、当接突起１１４がバンド端末部材１０９の下面にのみ設けられているため、この衝撃によりバンド端末部材１０９が大きく上方へ跳ね上がることとなる。このとき、バンド端末部材１０９の跳ね上がりによって、捕獲部材１１１が上方へ押され、ロケット本体１０２に固定されている捕獲部材１１１までもが上方へ変形する場合もある。このため、上方に位置する人工衛星１０３にバンド端末部材１０９が衝突する場合があり、これを避けるためには、人工衛星１０３にバンド端末部材１０９が跳ね上がる分だけ欠落部を設けるなど、人工衛星１０３の形状に制限を課す必要があった。

一方、嵌合部材１０７の移動方向を規制する宇宙航行体の分離構造が提案されている（特許文献１参照）。図１５は、かかる宇宙航行体の分離構造の構成を示す側面図である。図１５に示す如く、かかる宇宙航行体の分離構造にあっては、各嵌合部材１０７に電磁石１１６が取り付けられており、嵌合部材１０７を捕獲する捕獲部材１１７に永久磁石１１８が取り付けられている。電磁石１１６及び永久磁石１１８は、前記半径方向に磁極が並ぶように配置されており、電磁石１１６は、バンドの切断（結合部材１１０の結合の解除）の前において、永久磁石１１８と反発力が働く方向に磁力を発生するように通電される。バンドの切断時には、電磁石１１６の磁極を反転させ、これによって嵌合部材１０７を捕獲部材１１７に吸引させる。

また、特許文献１には、電磁石１１６及び永久磁石１１８を設ける代わりに、嵌合部材１０７と捕獲部材１１７との間をバネによって連結し、バネの圧縮力によってバンド切断時に嵌合部材１０７を捕獲部材１１７へ誘導するものも開示されている。
特開平４−２５２８００号公報

上述したような従来の宇宙航行体の分離構造を組み合わせ、バンド端末部材１０９を電磁石及び永久磁石又はバネの力によって捕獲部材１１１へ強制的に移動させる構成の分離構造が考えられるが、この場合には電磁石及び永久磁石又はバネを取り付ける必要があるため部品点数の増加を招き、また電磁石に電力を供給するために他の装置を設ける必要もある。ロケット及び人工衛星等の宇宙航行体においては、可及的にその重量を軽減することが非常に重要な課題であるが、かかる分離構造ではむしろ重量を増加させてしまうという問題があった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、構成部品及び装置等の追加をすることなく、バンドの切断時に、バンド端末部材を人工衛星等の宇宙航行体側へ移動させることなく確実に捕獲部材の方向へ移動させることを可能とする宇宙航行体の分離構造及び該分離構造を備えるロケットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る宇宙航行体の分離構造及びロケットは、宇宙空間において互いに分離されるべく連結された第１の宇宙航行体と第２の宇宙航行体との連結部分の外側を囲むように巻回されるバンドと、当該バンドの両端に夫々設けられたバンド端末部材と、一対のバンド端末部材を互いに結合する結合部材と、前記第１の宇宙航行体に取り付けられており、当該結合部材による一対のバンド端末部材の結合が解除されたときに、夫々のバンド端末部材を各別に捕獲する複数の捕獲部材とを備え、当該捕獲部材には、バンド端末部材間の結合が解除されたときに、捕獲するバンド端末部材が前記第２の宇宙航行体と離反する方向へ移動するように、前記バンド端末部材に当接し、前記バンド端末部材の移動方向を規制する欠落部が設けられており、前記結合部材によるバンド端末部材間の結合が解除されることにより、前記第１の宇宙航行体と前記第２の宇宙航行体とを互いに分離する。

かかる構成とすることにより、構成部品及び装置等の追加をすることなく、捕獲部材に欠落部を設けるだけであるので、重量の増加を防止することができ、しかもバンド端末部材間の結合を解除するときに、バンド端末部材が欠落部に当接してその移動方向が第２の宇宙航行体から離反する方向へ規制される。よって、バンドを切断した後にバンド端末部材が自由に移動することがなく、第２の宇宙航行体に衝突することを抑止することができる。

上記発明においては、前記バンド端末部材は、前記第１の宇宙航行体と前記第２の宇宙航行体との連結方向へ突設された突起を有しており、前記欠落部は、前記突起を案内するガイド通路とされている構成とすることが可能である。これにより、突起がガイド通路に沿って移動するように、バンド端末部材の移動方向を確実に規制することができる。

上記発明においては、前記第１の宇宙航行体と、前記第２の宇宙航行体とは、平面的な連結部分によって互いに連結されており、前記ガイド通路は、移動方向規制対象のバンド端末部材を前記連結部分を構成する平面に沿って移動させるように、当該平面と平行に延設されている構成とすることが好ましい。これにより、第１の宇宙航行体と第２の宇宙航行体の連結部分を構成する平面に沿ってバンド端末部材が移動することとなるので、第１の宇宙航行体と第２の宇宙航行体との両方から離反するようにバンド端末部材が移動することとなり、バンド端末部材の自由移動による第１の宇宙航行体に対する衝突を回避することができる。

上記発明においては、２つの前記突起が、前記バンド端末部材から前記連結方向の両方向へ夫々突設されており、２つの前記ガイド通路が、前記捕獲部材の前記連結方向へ離隔した２箇所に夫々設けられており、２つの前記ガイド通路に、２つの前記突起が各別に配されており、前記ガイド通路の夫々には、前記突起の移動を停止させる停止端が設けられている構成とすることが好ましい。

かかる構成とすることにより、２つの突起が夫々別個のガイド通路に沿うようにバンド端末部材が進行し、夫々の突起がガイド通路の停止端に衝突することによってバンド端末部材の移動が停止する。これらの突起は、バンド端末部材の前記連結方向の両側から夫々突出しているため、バンド端末部材の両側において突起と停止端との衝突が生じ、これにより停止の際にバンド端末部材が前記連結方向の一方へ跳ね上がることが防止される。よって、バンド端末部材の衝突を避けるための形状制限を第１の宇宙航行体及び第２の宇宙航行体に課する必要がなく、夫々の宇宙航行体の設計の自由度が向上する。

上記発明においては、前記一対のバンド端末部材は、前記平面に沿った互いに離反する方向へ夫々付勢された状態で前記結合部材によって結合されており、前記ガイド通路は、移動方向規制対象のバンド端末部材を、結合されていたバンド端末部材と離反する方向であって、しかも前記連結部分から離反する方向へ移動させるように、当該方向へ延設されている構成とすることが可能である。

バンド端末部材は結合解除によって高速に移動し始めるが、かかる構成とすることにより、この移動に可及的に逆らわない方向へ移動方向を規制することとなり、移動方向の急激な変化による衝撃がバンド端末部材及び捕獲部材等に加わることを防止できる。また、磁力、バネによる付勢力等によってバンド端末部材を強制的に移動させなくても、結合解除によるバンド端末部材の移動を利用することによって、バンド端末部材をガイド通路に沿って移動させることができる。

上記発明においては、前記第１の宇宙航行体と、前記第２の宇宙航行体とは、その外縁が同一半径の円形とされた連結面を互いに同軸的に当接することによって連結されており、前記ガイド通路は、移動方向規制対象のバンド端末部材を、前記連結部分の外周円の接線方向に対して鋭角の方向へ移動させるように、当該方向へ延設されている構成とすることが可能である。

上記発明においては、前記ガイド通路は、前記外周円の接線方向に対して１０°〜２０°の範囲の方向へ延設されている構成とすることが好ましい。

上記発明においては、前記バンドが複数設けられ、相異なるバンドに夫々設けられたバンド端末部材間が前記結合部材によって結合されており、前記ガイド通路は、移動方向規制対象のバンド端末部材が対を構成するバンド端末部材と結合されたままの状態で、他対のバンド端末部材間の結合が解除されたときに、移動方向規制対象のバンド端末部材を、結合されているバンド端末部材との距離を一定に保ったまま前記連結部分から離反する方向へ移動させるように、当該方向へ更に延設されている構成とすることが好ましい。

かかる構成とすることにより、複数の結合部材のうち、一部が結合解除され、他が結合されたままとなったときに、結合されたままの状態のバンド端末部材を連結部分から離反するように移動させることができる。

上記発明においては、前記突起は、バンド端末部材の前記連結方向へ向いた面のうちの少なくとも一面に突設されており、前記捕獲部材は、前記バンド端末部材を収容することが可能であるように凹状に構成されており、前記バンド端末部材の前記突起が設けられている面の反対側の面に設けられた係合部材と、前記捕獲部材の内面に設けられ、前記バンド端末部材が当該捕獲部材に捕獲されたときに、前記バンド端末部材の前記捕獲部材からの離脱を防止すべく前記係合部材と係合する係合突起とを更に備える構成とすることが好ましい。かかる構成とすることにより、捕獲部材に捕獲されたバンド端末部材が、かかる捕獲部材から離脱することを防止できる。

上記発明においては、前記捕獲部材の内面に設けられ、前記バンド端末部材が当該捕獲部材に捕獲されたときに、前記バンド端末部材の前記連結部分から離反した面に当接する当接突起を更に備え、前記バンド端末部材が前記捕獲部材に捕獲されたときに、前記当接突起が前記捕獲部材の前記連結部分から離反した面に当接すると共に、前記係合部材が前記係合突起と係合することによって、前記バンド端末部材の前記突起を中心とした回動を抑止するように構成されていることが好ましい。

本発明に係る宇宙航行体の分離構造及び当該分離構造を備えるロケットによれば、構成部品及び装置等の追加をすることなく、捕獲部材に欠落部を設けるだけであるので、重量の増加を防止することができる。また、バンドを切断した後にバンド端末部材が自由に移動することがなく、第２の宇宙航行体に衝突することを抑止することができる等、本発明は優れた効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態に係る宇宙航行体の分離構造及びロケットについて、図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る宇宙航行体の分離構造の構成の一例を示す側面図であり、図２は、図１のII−II線における矢視図である。図１及び図２に示す如く、本実施の形態に係る分離構造１は、以下の如き構成となっている。即ち、ロケット本体２の上端面と人工衛星３の下端面とが同一半径の外周円を有する円環状をなしており、夫々が連結面とされて突き合わされている。また、ロケット本体２側の連結端（上端）と人工衛星３の連結端（下端）との夫々には、夫々全周に渡って外方に突出した鍔部４，５が設けられている。かかる連結部分６の外側には、鍔部４，５に嵌合する凹部を有する嵌合部材７が配置されており、この嵌合部材７が鍔部４，５に外嵌することにより、ロケット本体２と人工衛星３とが固定的に連結される。嵌合部材７は、連結部分６の周方向に複数設けられており、夫々の嵌合部材７の外側に金属製のバンド８が設けられている。バンド８は、連結部分６の外側を一周囲むように巻回されており、その内面に前記嵌合部材７が固着されている。

また、図２に示すように、バンド８は２本設けられており、夫々のバンド８の両端にバンド端末部材９が固着されている。一方のバンド８のバンド端末部材９と、他方のバンド８のバンド端末部材９とが近接配置され、これらがボルト及びナットからなる結合部材１０によって結合されている。これらの結合部材１０には、切断装置１０ａ（図３参照）が取り付けられており、人工衛星３の分離時には、かかる切断装置１０ａが外部の制御装置から動作制御されることにより起動し、結合部材１０が切断されて、バンド端末部材９間の結合が解除される。

また、バンド端末部材９の外側には、結合が解除された後に当該バンド端末部材９を捕獲する捕獲部材１１が設けられている。図３は、バンド端末部材９の近傍の構成を示す部分拡大平面図であり、図４は、図３のIV−IV線における断面矢視図である。図４に示す如く、捕獲部材１１は、連結部分６へ向けて開口したチャンネル形状をなしており、その大きさは溝内にバンド端末部材９を収容することができる程度とされている。この捕獲部材１１は、ロケット本体２に固着されている。

図３及び図４に示す如く、バンド端末部材９は、連結部分６から離反する方向へ開口したチャンネル形状をなしており、その溝部分の外底面、即ちチャンネルの開口側と反対側の面がバンド８の外周面、即ちロケット本体２の半径方向の外側へ向けられた面に固着されている。また、バンド８の当該バンド端末部材９が取り付けられている箇所の内周面には、嵌合部材７が固着されている。

バンド端末部材９は、ロケット本体２と人工衛星３との連結方向（以下、上下方向といい、ロケット本体２から人工衛星３へ向かう方向を上方向、その反対方向を下方向とする。）へと延びたピン１２が、バンド端末部材９の上面及び下面の夫々から突出するように当該バンド端末部材９を貫通している。このピン１２のバンド端末部材９から上下に夫々突出している突起１３ａ，１３ｂは、後述する捕獲部材１１のガイド孔１４ａ，１４ｂに各別に挿入されている。

また、図３に示すように、バンド端末部材９の末端、即ち結合されているバンド端末部材９との対向端は閉塞されており、この閉塞端に結合部材１０の一端が固着されている。結合部材１０の他端は、他方のバンド端末部材９の閉塞端に同様に固着されており、これによって２つのバンド端末部材９が結合されている。また、結合部材１０の中間部分には、詳細は図示しないが、火薬を爆発させることによって内蔵する刃を移動させ、これによって結合部材１０を切断する切断装置１０ａが取り付けられている。

図３及び図４に示すように、捕獲部材１１の上下面には、夫々ガイド孔１４ａ，１４ｂが設けられている。かかるガイド孔１４ａ，１４ｂは、移動方向規制対象のバンド端末部材９を、結合されていたバンド端末部材９と離反する方向であって、しかも連結部分６から離反する方向へ移動させるように、当該方向へ延設されている。つまり、図３の中で右側の捕獲部材１１に設けられているガイド孔１４ａは、ロケット本体２の半径方向に対して斜め右方向へ延設されており、左側の捕獲部材１１に設けられているガイド孔１４ａは、前記半径方向に対して斜め左方向へ延設されている。また、下側のガイド孔１４ｂは、上側のガイド孔１４ａをそっくりそのまま下方へ転写させたように、上側のガイド孔１４ａと同一の形状とされている。更に詳しくガイド孔１４ａ，１４ｂの形状について説明する。図５は、捕獲部材１１の更に詳細な構成を示す拡大平面図である。一対のバンド端末部材９が結合されているときには、図５において捕獲部材１１内の位置Ｏとして示す部分に突起１３ａが位置するようになっている。ガイド孔１４ａは、連結部分６の外周円の同心円であって、位置Ｏを通る円１５における位置Ｏでの接線方向Ｌに対して角度θの方向へ位置Ｏから延設されている。なお、この角度θは約１５°が好ましい。更に、ガイド孔１４ａは、その中途で屈曲しており、その屈曲点Ａから先は連結部分６の外周円の同心円の円周方向であって、捕獲するバンド端末部材９が、これに結合されているバンド端末部材９と離反する方向（図中右方向）へ延設されている。

なお、ガイド孔１４ａ，１４ｂの延設方向と接線方向Ｌとの間の角度θは１５°が好ましいとしたが、これは本願発明者が種々の実験、シミュレーション等の結果、バンド端末部材９の間の結合が解除されたときに、バンド端末部材９が当該角度に移動することを知見したことによる。したがって、角度θを１５°とすることが特に好ましいが、突起１３ａ，１３ｂをスムーズに移動させることが可能であると予想される１０°〜２０°の範囲であれば、如何なる角度とすることも可能である。

また、図５に示すように、ガイド孔１４ａ（１４ｂ）は、当該捕獲部材１１の、これと対をなす捕獲部材１１と離反する方向における端部近傍まで延設されている。この終端部分は、突起１３ａ（１３ｂ）に当接することによってバンド端末部材９の移動を停止させるための停止端２０とされている。一つの捕獲部材１１に設けられた二つのガイド孔１４ａ，１４ｂの夫々は、連結部分６と平行な平面への停止端２０の投影位置が略同一の位置に設けられており、これによって上下に突出した両方の突起１３ａ，１３ｂが略同時に停止端２０に当接するようになっている。

また、図３及び図５に示すように、ガイド孔１４ａ（１４ｂ）には、連結部分６から離反する別の方向へ位置Ｏから延びたポケット１６が設けられている。このポケット１６は、正確には、２つの相隣る捕獲部材１１の中間点とロケット本体２の機軸とを結ぶ方向に平行な方向に延びている。即ち、２つの相隣る捕獲部材１１に設けられたガイド孔１４ａの夫々において、互いに平行にこのポケット１６が設けられている。

図６は、バンド端末部材９及び捕獲部材１１の構成を示す側面断面図である。図５及び図６に示すように、バンド端末部材９の下面には、本発明に係る係合部材に相当する板バネ１７が取り付けられている。板バネ１７は、ロケット本体２の半径方向におけるその外側端部がバンド端末部材９の下面に固着されており、前記半径方向における内側端部は自由端とされている。この板バネ１７は、前記内側端部がバンド端末部材９の下面から下方へ離反した状態を自然状態とされている。捕獲部材１１の前記バンド端末部材９の下面に対向する下側内面のうち、ガイド孔１４ｂの前記接線Ｌより角度θ傾斜した部分より前記半径方向内側の部分には、上方へ向けて突出する係合突起１８が設けられている。この係合突起１８は、両方のバンド端末部材９が互いに結合されているときには、板バネ１７を上方へ押し付けるように当該板バネ１７に当接している。

また、捕獲部材１１の下側内面のうち、ガイド孔１４ｂより前記半径方向外側の部分には、上方へ向けて突出する当接突起１９が設けられている。この当接突起１９は、バンド端末部材９の間の結合が解除されたときに、バンド端末部材９の前記半径方向外側面に当接する位置まで突出せしめられている。また、この当接突起１９は、両捕獲部材１１の近接側の端部に設けられている。

次に、本発明の実施の形態に係る宇宙航行体の分離構造の動作について説明する。図７は、本発明の実施の形態に係る宇宙航行体の分離構造の動作を示す平面図であり、対をなすバンド端末部材９が互いに離反するときの動作を示している。また、図８は、図７に示した状態でのバンド端末部材９及び捕獲部材１１の関係を示す側面断面図である。まず、人工衛星３の分離前には、上述したように結合部材１０によってバンド端末部材９同士が結合され（図３参照）、これにより人工衛星３がロケット本体２に固定されている。このとき、バンド端末部材９の突起１３ａ，１３ｂは捕獲部材１１のガイド孔１４ａ，１４ｂにおける位置Ｏに位置しており、係合突起１８が板バネ１７を上方へ押し付けるように当接している（図５参照）。かかる状態（以下、結合状態という）では、バンド８に大きな張力が作用するようにバンド端末部材９同士が結合されており、これによってバンド端末部材９には、結合されているバンド端末部材９と離反する方向へ大きな力が作用している。このような結合状態から結合部材１０の切断装置１０ａが起動し、結合部材１０による結合が解除された場合には、各バンド端末部材９が相離反する方向へと移動することとなる。このとき、突起１３ａ，１３ｂが夫々ガイド孔１４ａ，１４ｂに沿うように、図５に示す接線Ｌに対して角度θ傾斜した方向へとバンド端末部材９が移動し始める。したがって、バンド端末部材９は、ロケット本体２及び人工衛星３から離反するように移動することとなる。

バンド端末部材９は、突起１３ａ，１３ｂがガイド孔１４ａ，１４ｂの屈曲点Ａに到達した後は、連結部分６の外周円の同心円の円周方向へと移動する。このとき、突起１３ａ，１３ｂがガイド孔１４ａ，１４ｂの停止端２０に到達する前に、各バンド端末部材９は停止する。したがって、この場合にはバンド端末部材９が上方へ（又は下方へ）跳ね上がらず、バンド端末部材９が人工衛星３（又はロケット本体２）に衝突することが防止される。また、かかる動作に限定されるものではなく、突起１３ａ，１３ｂがガイド孔１４ａ，１４ｂの停止端２０に当接するまでバンド端末部材９が移動してもよい。この場合には、上下に突出した突起１３ａ，１３ｂの両方が略同時に停止端２０に当接することとなる。したがって、この場合においても、バンド端末部材９の上方への（又は下方への）跳ね上がりを防止することができる。

また、突起１３ａ，１３ｂが、ガイド孔１４ａ，１４ｂのうち、接線Ｌに対して角度θ傾斜した方向へ延びた部分（以下、傾斜部分という）を進行する間に、図７及び図８に示すように、バンド端末部材９が連結部分６から離反するように移動し、これによって板バネ１７が係合突起１８に対して相対移動し、最終的には板バネ１７が係合突起１８から離れ、係合突起１８よりもロケット本体２の半径方向外側に位置することとなる。これにより、板バネ１７が係合突起１８による押し付けから開放され、板バネ１７の前記半径方向における内側端部が下方へと移動して捕獲部材１１の下側内面に当接し、板バネ１７と係合突起１８とが係合する。このとき、板バネ１７の前記半径方向における内側端部がバンド端末部材９の下面から離反しているので、バンド端末部材９の突起１３ａ，１３ｂがガイド孔１４ａ，１４ｂを逆進し、人工衛星３及びロケット本体２へ近接する方向へ移動した場合であっても、板バネ１７の前記内側端部が係合突起１８に当接してそれ以上人工衛星３及びロケット本体２へ近接する方向へ移動することが防止される。これにより、バンド端末部材９が一旦ロケット本体２及び人工衛星３から離反した後は、これらに接近することがなく、バンド端末部材９とロケット本体２又は人工衛星３との衝突が防止され、捕獲部材１１が確実にバンド端末部材９を捕獲することとなる。

更に、突起１３ａ，１３ｂが、ガイド孔１４ａ，１４ｂの傾斜部分を進行した結果、バンド端末部材９の前記半径方向外側面が捕獲部材１１の当接突起１９に当接する。その一方で、前述したように係合突起１８と板バネ１７とが係合するため、バンド端末部材９は、係合突起１８と当接突起１９との間に挟まれた状態となる。また、図７に示すように、バンド端末部材９は、突起１３ａ，１３ｂよりも、結合対象であったバンド端末部材９に近接する位置において、係合突起１８と当接突起１９とに挟まれているため、ピン１２（図４参照）を中心としてバンド端末部材９が回転することが防止され、捕獲後の一層バンド端末部材９が捕獲部材１１にしっかりと保持されることとなる。

図９は、本発明の実施の形態に係る宇宙航行体の分離構造の動作を示す平面図であり、対をなすバンド端末部材９の結合が解除されなかった場合の動作を示している。一の結合部材１０の結合が解除され、他の結合部材１０の結合が解除されなかった場合、即ち、一の切断装置１０ａが起動し、他の切断装置１０ａの起動が失敗した場合には、結合が解除されなかった他の結合部材１０によって結合されているバンド端末部材９の離隔距離は変化することがない。また、一の結合部材による結合は解除されているので、バンド８の切断は達成されており、結合されたままのバンド端末部材９も連結部分６から離反することとなる。このとき、両方のバンド端末部材９が互いに連結した状態であるので、図９に示すように、突起１３ａ（１３ｂ）が夫々ポケット１６内を進行し、両バンド端末部材９は、一定の離隔距離を維持したまま、連結部分６の半径方向外側へと移動することとなる。

その一方、一の結合部材によって結合されていたバンド端末部材９は、結合の解除によって、突起１３ａ，１３ｂが夫々ガイド孔１４ａ，１４ｂに沿うように相離反する方向へと移動する。このとき、バンド端末部材９は、突起１３ａ，１３ｂがガイド孔１４ａ，１４ｂの停止端２０に当接するまで移動する。このとき、上下に突出した突起１３ａ，１３ｂの両方が略同時に停止端２０に当接することとなり、これにより、バンド端末部材９が上方へ（又は下方へ）跳ね上がらず、バンド端末部材９が人工衛星３（又はロケット本体２）に衝突することが防止される。

以上詳述した如く、本実施の形態に係る分離構造１によれば、捕獲部材１１にガイド孔１４ａ，１４ｂを設け、バンド端末部材９に設けた突起１３ａ，１３ｂを当該ガイド孔１４ａ，１４ｂに係合させることにより、バンド端末部材９の移動方向を規制するので、構成部品及び装置等の追加が必要なく、重量の増加を防止することができる。また、バンド端末部材９の上下に突出した突起１３ａ，１３ｂの両方が、ガイド孔１４ａ，１４ｂの停止端２０に略同時に当接するので、バンド端末部材９が人工衛星３側及びロケット本体２側の何れにも跳ね上がることがなく、バンド端末部材９と人工衛星３及びロケット本体２との衝突を防止することができる。

また、バンド端末部材９の上面から突出した突起１３ａと、捕獲部材１１の上側面に設けられたガイド孔１４ａとが係合しており、これがバンド端末部材９の捕獲部材１１からの離脱を防止する役割も果たしているため、バンド端末部材９の捕獲部材１１からの離脱防止用に一対の板バネ１７及び係合突起１８をバンド端末部材９及び捕獲部材１１の下側に設けるだけでよく、従来のようにバンド端末部材９及び捕獲部材１１の上側には設ける必要がないので、この分の上下方向の空間が削減され、宇宙航行体の分離構造１自体を小型化することが可能となる。

なお、本実施の形態においては、ガイド孔１４ａ，１４ｂに突起１３ａ，１３ｂを係合させることによってバンド端末部材９の移動方向を規制することとしているが、これに限定されるものではなく、貫通孔ではないガイド溝を捕獲部材１１に設け、これに突起１３ａ，１３ｂを係合させてもよいし、ガイド孔１４ａ，１４ｂの傾斜部分のうち連結部分６の半径方向内側の端部のみを残して他を欠落させた如き欠落部を設け、この欠落部の前記端部に突起１３ａ，１３ｂを当接させることにより、バンド端末部材９の移動方向を規制する構成としてもよい。

本発明に係る宇宙航行体の分離構造及びロケットは、構成部品及び装置等の追加をすることがないので、重量の増加を防止することができるという効果を奏し、互いに連結された第１の宇宙航行体と第２の宇宙航行体とを分離する宇宙航行体の分離構造及び当該宇宙航行体の分離構造を備えるロケット等として有用である。

本発明の実施の形態に係る宇宙航行体の分離構造の構成の一例を示す側面図である。 図１のII−II線における矢視図である。 バンド端末部材の近傍の構成を示す部分拡大平面図である。 図３のIV−IV線における断面矢視図である。 本発明の実施の形態に係る捕獲部材の詳細な構成を示す拡大平面図である。 本発明の実施の形態に係るバンド端末部材及び捕獲部材の構成を示す側面断面図である。 本発明の実施の形態に係る宇宙航行体の分離構造の動作を示す平面図であり、対をなすバンド端末部材が互いに離反するときの動作を示している。 図７に示した状態のバンド端末部材及び捕獲部材の関係を示す側面断面図である。 本発明の実施の形態に係る宇宙航行体の分離構造の動作を示す平面図であり、対をなすバンド端末部材の結合が解除されなかった場合の動作を示している。 従来の宇宙航行体の分離構造の構成の一例を示す側面図である。 図１０のXI−XI線における矢視図である。 図１１のXII−XII線における断面矢視図である。 従来の宇宙航行体の分離構造におけるバンド端末部材の近傍の構成を示す部分拡大側面図である。 従来の宇宙航行体の分離構造における結合解除時のバンド端末部材の挙動を示す側面図である。 従来の宇宙航行体の分離構造の構成の他の例を示す側面図である。

符号の説明

１ 分離構造
２ ロケット本体
３ 人工衛星
４ 鍔部
５ 鍔部
６ 連結部分
７ 嵌合部材
８ バンド
９ バンド端末部材
１０ 結合部材
１０ａ 切断装置
１１ 捕獲部材
１２ ピン
１３ａ 突起
１３ｂ 突起
１４ａ ガイド孔
１４ｂ ガイド孔
１５ 円
１６ａ ポケット
１６ｂ ポケット
１７ 板バネ
１８ 係合突起
１９ 当接突起
２０ 停止端
Ｌ 接線

Claims (9)

1. 宇宙空間において互いに分離されるべく平面的な連結部分によって互いに連結された第１の宇宙航行体と第２の宇宙航行体との連結部分の外側を囲むように巻回されるバンドと、当該バンドの両端に夫々設けられ、前記第１の宇宙航行体と前記第２の宇宙航行体との連結方向へ突設された突起を有したバンド端末部材と、一対のバンド端末部材を、前記連結部分を構成する平面に沿った互いに離反する方向へ夫々付勢した状態で結合する結合部材とを備え、該結合部材によるバンド端末部材間の結合が解除されることにより、前記第１の宇宙航行体と前記第２の宇宙航行体とを互いに分離する宇宙航行体の分離構造であって、
   前記第１の宇宙航行体に取り付けられており、当該結合部材による一対のバンド端末部材の結合が解除されたときに、夫々のバンド端末部材を各別に捕獲する複数の捕獲部材を備え、
   当該捕獲部材には、捕獲するバンド端末部材が前記第２の宇宙航行体と離反する方向へ移動するように、前記バンド端末部材の突起を案内し、前記バンド端末部材の移動方向を規制するガイド通路が設けられており、
   該ガイド通路は、移動方向規制対象のバンド端末部材を、前記平面に沿って、結合されていたバンド端末部材と離反する方向であって、しかも前記連結部分から離反する方向へ移動させるように、当該方向へ延設されていることを特徴とする宇宙航行体の分離構造。
2. ２つの前記突起が、前記バンド端末部材から前記連結方向の両方向へ夫々突設されており、
   ２つの前記ガイド通路が、前記捕獲部材の前記連結方向へ離隔した２箇所に夫々設けられており、
   ２つの前記ガイド通路に、２つの前記突起が各別に配されており、
   前記ガイド通路の夫々には、前記突起の移動を停止させる停止端が設けられている請求項１に記載の宇宙航行体の分離構造。
3. 前記第１の宇宙航行体と、前記第２の宇宙航行体とは、その外縁が同一半径の円形とされた連結面を互いに同軸的に当接することによって連結されており、
   前記ガイド通路は、移動方向規制対象のバンド端末部材を、前記連結部分の外周円の同心円であって、前記突起を通る円における当該バンド端末部材の突起が存在する位置での接線方向に対して鋭角の方向へ移動させるように、当該方向へ延設されている請求項１又は２に記載の宇宙航行体の分離構造。
4. 前記ガイド通路は、前記外周円の接線方向に対して１０°〜２０°の範囲の方向へ延設されている請求項３に記載の宇宙航行体の分離構造。
5. 前記バンドが複数設けられ、相異なるバンドに夫々設けられたバンド端末部材間が前記結合部材によって結合されており、
   前記ガイド通路は、移動方向規制対象のバンド端末部材が対を構成するバンド端末部材と結合されたままの状態で、他対のバンド端末部材間の結合が解除されたときに、移動方向規制対象のバンド端末部材を、結合されているバンド端末部材との距離を一定に保ったまま前記連結部分から離反する方向へ移動させるように、当該方向へ更に延設されている請求項１乃至４の何れかに記載の宇宙航行体の分離構造。
6. 前記突起は、バンド端末部材の前記連結方向へ向いた面のうちの少なくとも一面に突設されており、
   前記捕獲部材は、前記バンド端末部材を収容することが可能であるように凹状に構成されており、
   前記バンド端末部材の前記突起が設けられている面の反対側の面に設けられた係合部材と、
   前記捕獲部材の内面に設けられ、前記バンド端末部材が当該捕獲部材に捕獲されたときに、前記バンド端末部材の前記捕獲部材からの離脱を防止すべく前記係合部材と係合する係合突起とを更に備える請求項１乃至５の何れかに記載の宇宙航行体の分離構造。
7. 前記捕獲部材の内面に設けられ、前記バンド端末部材が当該捕獲部材に捕獲されたときに、前記バンド端末部材の前記連結部分から離反した面に当接する当接突起を更に備え、
   前記バンド端末部材が前記捕獲部材に捕獲されたときに、前記当接突起が前記捕獲部材の前記連結部分から離反した面に当接すると共に、前記係合部材が前記係合突起と係合することによって、前記バンド端末部材の前記突起を中心とした回動を抑止するように構成されている請求項６に記載の宇宙航行体の分離構造。
8. 前記第１の宇宙航行体はロケット本体であり、前記第２の宇宙航行体は人工衛星である請求項１乃至７の何れかに記載の宇宙航行体の分離構造。
9. 請求項１乃至８の何れかに記載の宇宙航行体の分離構造を備えるロケット。

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