JP4286388B2

JP4286388B2 - ロケット

Info

Publication number: JP4286388B2
Application number: JP18928599A
Authority: JP
Inventors: 哲正平田
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2019-07-02
Also published as: JP2001018897A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロケットに関する。更に詳しくは方向変更可能もしくは旋回可能なロケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来例のロケット１の端部を示すものである。円筒状の本体２内に固体推進薬３を内蔵しておりこの本体２の端部にはガス噴射ノズル口５を一体的に形成させている。このガス噴出ノズル口５は図示するように比較的断面積の小さいガス通路５ａおよび円錐状に径が大になるガス噴射ノズル口としてのガス通路５ｂからなり、固体推進薬３の燃焼によって発生する燃焼ガスが通路５ａを通過し、次いでガス通路５ｂから噴出することによって、本体２の軸心方向に図において左方へと推進力を得る。したがって、このロケット１は軸心方向に直進する。一方、その進行方向を変更したい場合、あるいは旋回させたい場合があり、このために、図８に示すようにガス噴射ノズル口５のガス噴出ノズル口部５ｂの端部の周壁に駆動部６ｃにより回転する回転軸６ａが９０°間隔で軸支されていて、この端部に羽根６ｂが取りつけられている。
【０００３】
制御機構Ｍによりこの駆動部６ｃが駆動されて、羽根６ｂが軸６ａの回転に伴って所定角度、回動する。この回動による羽根６ｂの傾きにより噴射ガスに横方向のベクトルが与えられ、図８において右方又は左方に横方向成分の推力を発生し、直進していたロケット１は右か左へ旋回する。
【０００４】
然るに、このような従来の方法では、羽根６ｂの回動により直線的な大きな推進力を生じさせていた噴出ガスの流れ方向が変えられるために、その流れに乱れが生じる結果、推進力が大きく低下する問題があった。したがって、一定の推進薬により予定されていた飛行距離を小さくしてしまう。また、羽根６ｂの回動には大きな駆動力を必要とするため、駆動部６ｃは大型となり、重量も大となる。このような駆動部６ｃを配設する空間もまた大きくすることが必要となる。更に、この空間を設けたためロケット本体４の直径が端部において図示するように大となり、それだけ空気抵抗が増大して、推進力を低下させることとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、直進的な推進力をほとんど低下させることなく、任意の方向に高旋回を可能とする軽量、小型のロケットを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題は、固体推進薬（３）を内蔵する本体（１２）の一端部にガス噴出ノズル口（２１ｂ）を備え、前記固体推進薬の燃焼ガスを前記ガス噴出ノズル口から噴射させて、前記本体の軸心方向に推進力を得るようにしたロケット（１１）において、前記軸心方向と交差する方向に前記燃焼ガスを分岐させるガス分岐路（２０）を形成し、該ガス分岐路に連通して直接的に又は、分岐ガス通路（２２）を介して間接的に前記本体の外周壁に複数の分岐ノズル口（２３ａ、５４ａ）を形成し、該分岐ノズル口の各々に嵌合する栓体（２５）を配設し、該栓体の移動調節により該分岐ノズル口のガス流路断面積を可変としたことを特徴とするロケット、によって解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態によるロケット１１の旋回状況を示す。ロケット１１は従来のロケット同様にほぼ円筒形状の本体１２を有し、その前端部近くには翼１３を取りつけている。そして本体１２の端部に本発明にかかわる機構を内蔵するハウジング１４を一体的に取りつけている（請求項で、このハウジング１４を含めて「本体１２」とする。以下、同様）。
【０００８】
図２はロケット１１の本発明に関わる要部の拡大断面図である。本体１２と一体的に本体１２の端部にガス噴射ノズル口２１を形成し、これは従来のガス噴射ノズル口と同様な形状を呈する。すなわち、固体推進薬３側では小径のガス通路２１ａを形成し、これより右方に円錐形状に大径となるガス噴射ノズルとしてのガス通路２１ｂを形成している。
【０００９】
ガス噴射ノズル口２１の左端面３３と固体推進薬３の端面３１との間に円板状の空間Ｂをガス分岐路２０として形成し、これに連通してハウジング１４内に軸心方向に延びる、管状の空間Ｃを分岐ガス通路２２として形成させた管状のガス通路形成部材２３を図３に示すように等角度間隔で６本挿通し、これら分岐ガス通路２２の各端部には逆ハの字型の孔部としてノズル口２３ａを形成する。このノズル口２３ａに整列してガス噴射ノズル口２１の周壁には図２に示すように短管２４を上述と同じ等角度間隔で取りつけており、これに摺動自在にピントル２５を配設している。図３に示されるようにこのピントル２５には駆動機構２６により径内外方向に移動し得る軸２６ａが固定されている。一方の移動限界位置でピントル２５の球形の頭部がノズル口２３ａを完全に閉塞する（ガス流路断面積は０）。そして、他方の移動限界位置ではピントルによるノズル口２３ａの全開状態としてガス流路断面積を最大としている。これら駆動機構２６は図示しない制御機構により各々独立して制御可能とし、必要に応じてロケット用の各センサからの信号を受けて調節するようにしてもよい。
【００１０】
本発明の実施の形態は以上のように構成されるが、次にこの作用について説明する。
【００１１】
図２において、固体推進薬３が点火されるとその中心孔Ａから半径方向外側に向かって燃焼していき、発生する燃焼ガスがＡ空間からこれに分岐して連通し径外方向に延びる円板状のガス空間Ｂ（すなわち、ガス分岐路２０）へと導かれる。燃焼ガスの大部分は軸心方向に流れガス噴射ノズル口２１の小径孔２１ａから大径部２１ｂを通って噴出することにより、軸心方向に推進力を得る。
【００１２】
図３においてロケット１１を右方向に旋回させたいとすれば６個のピントル２５の内、８時と１０時の方向にあるピントルを図示の閉塞状態から所定のガス流路断面積を得るべく径内方へと駆動機構２６により移動させピントル２５とノズル口２３ａとの間に制限されたガス噴出口を形成する。燃焼ガスはＡ空間から分岐してＢ空間、Ｃ空間を通りこの制限されたガス噴出口から噴出するのでロケット１１は右方向に旋回する。一方、図３においては１２時、２時、４時、６時のガスノズル口２３ａは完全な閉塞状態にあり、図３において紙面に垂直方向に対して本体１２は左方に向かう横方向の推進力が与えられる。すなわち、図１において本体１２の進行方向に関し一点鎖線、次いで実線で示すように左方へとロケット１１を旋回させる。
【００１３】
すなわち、図１においてロケット１１は最初は左方へと直進しているが上述したようにピントル２５の選択的な移動調節により一点鎖線で示すように旋回し、更に最初の位置から９０°旋回した状態となり、更に下方の一点鎖線で示すような方向をとってついには、１８０°方向変換した姿勢となる。この時点で図３において８時、１０時のピントル２５を再び完全に閉じる。
【００１４】
このような旋回を従来では推進力の大きなパワーロスで行っていたが本発明の実施の形態によればピントル２５の選択的な移動調節により大きな直進的な推進力を発生させる燃焼ガスの一部を分離させ、わずかなガス噴出量で変更させることができる。したがって、パワーロスが極めて少なく、また大きな推進力に逆らって方向変換させるものではないから全体としての構造を簡単にしかつ重量を小とすることができる。
【００１５】
図４は本発明の第二の実施の形態によるロケット４１を示す。本実施の形態によれば本体２の略重心部に本発明による分岐ノズル口（図３のノズル口２３ａに相当する）を備えたハウジング４２が一体的に取りつけられる。例えば図３において２時、４時のピントル２５を開けると、左方向に推力を受けて重心近くであるのでこの場合には旋回するというよりも平行移動して一点鎖線で示すようにコース変更を行なう。
【００１６】
図５及び図６は本発明の第三の実施の形態によるロケット５１の要部を示す。本実施の形態によれば、固体推進薬３の端面に接して９０度おきに丸孔が形成され、これらにそれぞれパイプ５４が嵌挿される。これらパイプ５４の先端部にノズル口５４ａが形成される。パイプ５４にはピントル２５が摺動自在に配設され、この右方にガス噴出ノズル部５２を形成させている。本実施の形態では放射状に延びるパイプ５４内のガス通路Ｂ’が分岐路となっており、本体２の外周壁に形成されるノズル口５４ａと直接、連通している。
【００１７】
本実施の形態によっても旋回のための横方向の力を容易に得ることは明らかである。なお、ピントル２５を図５において開閉させる駆動部２６は点線で示され、これに必要な空間はガス噴出ノズル口５２内に形成されている。
【００１８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００１９】
例えば以上の実施の形態においては、ピントル２５を備えるノズル口をロケットの後端、又は中間部に設けるようにしたが後端、中間部のいずれにも設けるようにしてもよい。
【００２０】
また以上の実施の形態では、横方向推進力を得るためのノズル口に嵌合する栓体としてピントルを説明したがこれに限ることなく例えばニードル状であってもよく、要するにその移動によりにガスの流路断面積を変えるようにすればよい。
【００２１】
また以上の実施の形態ではピントル２５は図３においては１０時、８時、の二つについて移動させて左旋回する状況について説明したがもちろん、反対方向には４時、２時、の位置のピントル２５を調節するようにすればよい。あるいは、全ピントル２５を移動させてそれぞれの流路断面積を変えて旋回方向を調節するようにしてもよい。又、分岐ガス通路Ｂは軸方向に垂直としたが斜めであってもよい。またピントル２５の数も４個に限らず等角度間隔で更に増大するようにしてもよい。例えば６個、８個、としてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明のロケットによれば、装置コストを小としかつ推進力のパワーロスも少なくして旋回、あるいは方向転換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態によるロケットの旋回状況を示す空中における平面図である。
【図２】図１におけるロケットの要部の拡大断面図である。
【図３】図２における［３］−［３］線方向断面図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態によるロケットの空中における平面図である。
【図５】本発明の第三の実施の形態によるロケットの要部の拡大断面図である。
【図６】図５における［６］−［６］線方向断面図である。
【図７】従来例のロケットの要部の拡大断面図である。
【図８】図７における端面図である。
【符号の説明】
３固体推進薬
１１ロケット
１２本体
２１ガス噴出ノズル口部
２３ａノズル口
２５ピントル（栓体）
４１ロケット
５１ロケット
Ｂ円板状の空間（ガス通路）
Ｃ管状の空間（ガス通路）

Claims

固体推進薬（３）を内蔵する本体（１２）の一端部にガス噴出ノズル口（２１ｂ）を備え、前記固体推進薬の燃焼ガスを前記ガス噴出ノズル口から噴射させて、前記本体の軸心方向に推進力を得るようにしたロケット（１１）において、
前記軸心方向と交差する方向に前記燃焼ガスを分岐させるガス分岐路（２０）を形成し、該ガス分岐路に連通して直接的に又は、分岐ガス通路（２２）を介して間接的に前記本体の外周壁に複数の分岐ノズル口（２３ａ、５４ａ）を形成し、該分岐ノズル口の各々に嵌合する栓体（２５）を配設し、該栓体の移動調節により該分岐ノズル口のガス流路断面積を可変としたことを特徴とするロケット。
請求項１に記載のロケットであって、
前記栓体の移動調節は各々独立して制御可能としたことを特徴とするロケット。
請求項１又は請求項２に記載のロケットであって、
前記ガス通路は前記固体推進薬の端面（３１）と前記ガス噴出ノズル口との間に形成されたことを特徴とするロケット。
請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載のロケットであって、
前記栓体はピントル状であることを特徴とするロケット。
請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載のロケットであって、
前記栓体の移動調節は、前記栓体を前記本体の外周壁に対して径内外方向に移動させて調節することを特徴とするロケット。