JP4551404B2 - 花火式に破裂可能な複合構造物の構成要素 - Google Patents

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Description

本発明は、専用ではないが、特に宇宙船発射台に使用されるのに適した、花火式に爆発する破裂可能な複合構造物の構成要素に関する。
以下、特に宇宙船発射台に応用した場合を記述する。
宇宙船発射台のような隣接する場所のある種の要素は、必要に応じてそれらの要素間で機械力を伝達するために複合構造構成要素によって機械的に結合されており、またこれらの要素がお互いに分離しなければならない場合は直線あるいは曲線の分離線に沿って破裂できるように、前記構造構成要素に花火式爆発分離手段が組み込まれている。同様の複合構造物構成要素が衛星のベアリング構造体を発射台上で分離させることができる。
そのような構造構成要素が破裂する時、すなわちそれが固定している構造要素が分離する時、上記の花火式分離手段が、高振幅、高周波数、高い伝播速度(毎秒数km) の爆発衝撃を発生させ、この衝撃は上記の要素が属する構造体を通って伝播し、その衝撃の振幅と周波数とはその構造体を通って伝播するにつれて減少する。
よって、上記の構造体要素に含まれている設備およびペイロード(有効搭載量)を保護するため、通常、上記の設備やペイロードの近辺に、複数個の分離緩衝手段、一般に粘弾性材料からなるシート(薄板)あるいはストリップ(細片)を設けて、振幅と周波数とが既に伝播により減少している衝撃を緩和している。
そのような複数の分離緩和手段を配置することは、宇宙船発射台に上記の設備とペイロードの搭載をより複雑にすると共に時間もかかる。
本発明の主目的は、この短所を解決することである。
このため、本発明によれば、花火式に破裂可能な複合構造物の構成要素は
第１構成要素と第２構成要素との間で力を伝達することを意図し、
上記の構造物の構成要素に組み込まれた細長い花火式爆発分離手段を備えており、それを破裂させて、分離線に沿って、上記の第１構成要素を第２構成要素から分離させることができ、
第１部分であって、そこに上記の花火式分離手段が組み込まれていて、上記の第１構成要素に連結され、
上記の第２構成要素に連結できる第２部分と、
上記の第１部分と第２部分とをそれらの自由端を介して硬く組み合わせる手段であって、上記の自由端は第１構成要素および第２構成要素とは反対側にあり、
上記の組み合わせ手段は緩衝手段を備え、
その緩衝手段は、上記の第１構成要素と第２構成要素との自由端の間に配置されており、
上記の花火式分離手段が爆発すると上記の第１部分の自由端に伝播する爆発の衝撃を緩和することができる。
よって、本発明によれば、上記の緩衝手段は、上記の花火式分離手段のように、上記の複合構造物の構成要素の中に組み込まれている。その結果、爆発の衝撃はその根源で緩衝され、複数の緩衝器を設備やペイロートの近くに配置する必要がない。加えて、緩衝手段の効力が高いのは、衝撃が緩衝手段に達する際その振幅は未だ減少されていないからである。
また、産業的見地からみれば、花火式分離手段と爆発の衝撃を緩和する手段とを組み込む１つの複合構成要素を得ることが可能であるので、本発明は有利である。
上記の組み合わせ手段は上記の第１および第２部分の自由端を包み込み、上記の緩衝手段をその自由端の間に囲む室を形成するのが好ましい。その室は、上記の自由端の各側部に配置されていて、第2部分のみに固定されている横板から形成される。
よって、上記の緩衝手段は、爆発の衝撃を緩和するだけでなく、上記の複合構造物の構成要素の第１部分と第２部分との間の組み合わせ手段を硬化させる。よって、爆発の衝撃波に対する障壁と、上記の第１部分と第２部分との機械的連結を形成する。
このため、上記の緩衝手段が、上記の横板と上記の第1部分の自由端との間で側方に伸びて、そこに囲まれ、上記の第1部分の自由端ば拡大頭部を備えることが好ましい。
よって、上記の緩衝手段は横断面が、少なくともΩ型のデザイン化された形をしていて、その内凹所にその拡大頭部が入れられる。この形の結果、上記の組み合わせ手段にかかる力の方向および性質に関わりなく、上記の緩衝手段の少なくとも１部を圧縮する。よって、上記の組み合わせ手段の硬性は、主として、上記の緩衝手段が形成されている材料の圧縮性に依存する。その材料は、粘弾性のもので、例えば、天然ゴム、シリコン、アクリロニトリル・ブタジエンあるいはポリウレタンの中から選ばれる。
便宜上、上記の緩衝手段は、第１部分の自由端上に置かれたこれを囲む開放区域の形態であるのが好ましい。
上記の第１部分の自由端と接触している上記の緩衝手段の表面は、この緩衝手段が弱い機械的応力を受けても、その材料を膨張させる複数の凹所を備えるのが好ましい。強い応力の場合は、上記の凹所に上記の緩衝手段が即座に入るので、緩衝手段の材料は容積圧縮状態で作動するようになされている。よって、これらの凹所は、機械的応力のレベルに従って上記の緩衝手段の硬性を、或る程度適合させることができる。
添付図面の各図のより、どのようにして本発明が実施されているかが簡単に理解せられる。これらの図において、同一の符号は同一の要素を示す。
図１に例示されている花火式破壊可能な構造物の構成要素(１)は、機械的構造体(外では図示されていない)の要素(２)と要素(３)とを固定する。その機械的構造体はこれらの要素の間に位置する。そのため、例えば、軽合金で作製されている構造物構成要素(１)は、その両端に、要素(２)のフランジ(６)と要素3のフランジ(７)と協働できるフランジ(４)と(５)、およびクランプ手段(８)と(９)(図１では、その軸だけで示されている)とを備える。これらのクランプ手段(８)は、フランジ(４)と(６)、フランジ(５)と(７)とをそれぞれ固定する。
上記の構造物構成要素(１)は、第１部分(10A)と、第２部分(10B)と、これら第１部分(10A)と第２部分(10B)とを組み合わせる手段(10C)とからなる。
第２部分(10B)はフランジ(５)を有しており、よって上記の要素(３)に連結される。フランジ(５)と反対側の端部に、第２部分(10B)が自由端(11)を有し、これが第１部分(10A)に対面している。
他方、第１部分(10A)は、固定手段(14)によって固定されている２つの要素(12)と(13)とからなる。要素(13)と反対側の端部に、要素(12)は上記のフランジ(４)を有している。
要素(12)に対面して、要素(13)は開放ハウジング(15)を有し、その内に爆発する花火コード(16)が収容されると共に、要素(12)が入り込んで、上記のハウジング(15)を閉鎖している。前記固定手段(14)はハウジング(15)の両壁と、そこに位置する要素(12)とを孔(17)を介して貫通し、要素(12)と(13)とを固定している。
ハウジング(15)の領域では、要素(13)は、１つ以上の優先破断領域(18)を有する。
要素(13)は、ハウジング(15)と要素(12)とは反対側の自由端(19)に、例えば、横断面矩形の拡大頭部(20)を有する。
第１部分(10A)と第２部分(10B)とにそれぞれ属し、相互に対面している自由端(11)と(19)とは、上記の組み合わせ手段(10C)により形成されている室(21)内に収容されている。この組み合わせ手段(10C)は、第２部分(10B)と要素(13)との各側部に配置された２枚の板(22)、(23)からなり、これらが室(21)を形成する。その一端では、板(22)と(23)とは相互にそして第２部分(10B)とに、これらを貫通するクランプ手段(24)によって硬く組み合わされている。他端では、板(22)と(23)とは、広い開口部(26)を介して要素(13)を自由に貫通するクランプ手段(25)によって硬く組み合わせられている。
要素(13)の自由端(19)は、少なくともΩ型横断面を有する開口部材(27)によって囲まれている。上記の開口部材(27)は、天然ゴム、シリコン、アクリロニトリル・ブタジエンあるいはポリウレタンのような粘弾性材料で作製されている。この開口部材(27)は、自由端(19)の拡大頭部(20)だけでなく上記の拡大頭部(20)に隣接し、上記自由端(19)の１部分を形成している要素(13)の１部分(13A)もカバーする。板(22)と(23)とは上記の開口部材(27)をクランプ手段(24)及び(25)により第２部分(10B)の自由端(11)に抗して押圧する一方、他方では、部分(13A)と拡大頭部(20)に抗して押圧する。
よって、自由端(11)と(19)との間および自由端(19)と板(22)、(23)との間に開口部材(27)の封止領域(緩衝区域)がある。
よって、組み合わせ手段(10C)の硬さは、主として、上記の開放部材(27)が作製されている材料の硬さ、特にその材料の圧縮性に依存することが簡単に理解される。事実、組み合わせ手段(10C)にかかる力の方向および性質(圧縮、伸長、曲げ、ねじれ等)がなんであれ、この手段は開口部材(27)の１部を
自由端(11)と(19)との間、
拡大頭部(20)と板(22)、(23)との間、
あるいは、部分(13A)と板(22)、(23)との間
で圧縮する。
上記のように、組み合わせ手段(10C)にかかる力の強度に開口部材(27)の硬さを少なくとも粗く調和させるために、拡大頭部(20)に接触するその外面が凹所(28)を有し、これにより開口部材(27)の構成材料が膨張できる。
要素(２)を要素(３)から分離させなければならない場合、花火式爆発コード(16)が起爆され、図１に略示されているように要素(13)が、破断領域(18)で断裂する。花火コード(16)の作用により生じる爆発の衝撃は、要素(13)の自由端(19)まで伝播するが、少なくとも主要部で完全でなければ、部分(10B)を上記要素(13)から隔離している開口部材(27)によって部分(10B)にまで伝播するのが阻止される。
本発明による花火式破裂可能な複合構造物の構成要素の１つの実施例の横断面図を示す。 図１に例示された構造物の構成要素の或る構成部分の分解斜視図である。

Claims (10)

  1. 宇宙船発射台に使用される花火式に破裂可能な複合構造物の構成要素(１)であって、
    第１要素(２)と第２要素(３)との間で力を伝達するためのものであり、
    細長い花火式爆発分離手段(16)が組み込まれていて、それを破裂させて、第２要素(２)を要素(３)から、分離線に沿って分離させることができるものにおいて、
    上記の花火式分離手段(16)が組み込まれている第１部分(10A)であって、上記の第２要素(２)に連結でき、
    上記の第３要素(３)に連結できる第２部分(10B)と、
    上記の第１部分(10A)と第２部分(10B)とをそれらの自由端(11)、(19)を介して硬く組み合わせる手段(10C)であって、上記の自由端(11)、(19)は、それぞれ、上記の要素(２)、(３)とは反対側の端部であるものからなり、
    上記の組み合わせ手段(10C)が緩衝手段(27)を備え、
    その緩衝手段(27)は、上記の要素(２)、(３)の自由端(11)、(19)の間に配置され、
    上記の花火式分離手段(16)が爆発すると、上記の第１部分(10A)の自由端(19)にまで伝播する爆発の衝撃を緩和できることを特徴とする花火式に破裂可能な複合構造物の構成要素。
  2. 上記の第１部分および第２部分(10A)、(10B)の自由端(11)、(19)を囲み、これらの自由端(11)、(19)の間に緩衝手段(27)を制限している室(21)を形成することを特徴とする請求項１に記載した花火式に破裂可能な複合構造物の構成要素。
  3. 上記の室(21)が、上記の自由端(11)、(19)の各側部に配置され、上記の第２部分(10B)のみに固定された横板(22)、(23)から形成されていることを特徴とする請求項２に記載した花火式に破裂可能な複合構造物の構成要素。
  4. 上記の緩衝手段(27)が上記の横板(22)、(23)と、上記の第１部分(10A)との間を側方に伸び、そこに制限されることを特徴とする請求項３に記載した花火式に破裂可能な複合構造物の構成要素。
  5. 上記の第１部分(10A)の自由端(19)が、拡大頭部(20)を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載した花火式に破裂可能な複合構造物の構成要素。
  6. 上記の緩衝手段(27)が少なくともΩ型のデザイン化した形の横断面を有し、その内凹所に上記の拡大頭部(20)が入ることを特徴とする請求項４又は５に記載した花火式に破裂可能な複合構造物の構成要素。
  7. 上記の緩衝手段(27)が、上記の第１部分(10A)の自由端に配されこれを囲む開放区域の形態であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載した花火式に破裂可能な複合構造物の構成要素。
  8. 上記の第１部分(10A)の自由端に接触する、上記緩衝手段の表面に凹所を有し、これにより、上記の組み合わせ手段が機械的応力を受けた際、緩衝手段の構成材料が膨張できることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載した花火式に破裂可能な複合構造物の構成要素。
  9. 上記の緩衝手段(27)が粘弾性材料で構成してあることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載した花火式に破裂可能な複合構造物の構成要素。
  10. 上記の緩衝手段(27)が天然ゴム、シリコン、アクリロニトリル・ブタジエンあるいはポリウレタンからなるグループの材料から選ばれた材料から作製されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載した花火式に破裂可能な複合構造物の構成要素。
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