JP5303368B2 - Solid rocket motor propellant molding method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a molding method for a solid rocket motor propellent capable of increasing a filling rate and eliminating or minimizing a relief boot. <P>SOLUTION: A thermoplastic propellent 3 softened in slurry is extruded from a casting tube 2 while a motor case 1 is rotated about the axis (a) thereof, and the casting tube 2 is relatively moved with respect to the motor case 1 to form annular thermoplastic propellent layers stepwise in the radial direction inside the motor case 1. In the formation of each stage, a next thermoplastic propellent is formed inside a solidified thermoplastic propellent layer. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、固体ロケットモータ推進薬の成形方法に関する。   The present invention relates to a method for forming a solid rocket motor propellant.

固体ロケットモータは、その推力源として固体推進薬を用い、その燃焼反応によって発生する高温・高圧のガスを排出することによって推力を発生するように構成したものである。従来より、内孔(中空部)を有する内面燃焼型の固体推進薬を成形する方法の一つに、推進薬をモータケースに直接注型する「直てん式」がある。   The solid rocket motor uses a solid propellant as a thrust source, and is configured to generate thrust by discharging high-temperature and high-pressure gas generated by the combustion reaction. Conventionally, as a method of forming an internal combustion type solid propellant having an inner hole (hollow part), there is a “straight type” in which the propellant is directly cast into a motor case.

従来、直てん式によって固体推進薬を成形するに際しては、図1に示すように、モータケース20内に、形成しようとする内孔の形状に対応した羽根部等を有する中子21をセットし、モータケース20の上方に配置したホッパー24からスラリー状の熱硬化性の推進薬22をモータケース20内に供給し、モータケース20と中子21とで形成される空間に推進薬22を流し込んで熱硬化させ、その後室温に戻し、硬化後の推進薬22から中子を引き抜くことで、固体ロケットモータ推進薬に成形するようにしていた。   Conventionally, when a solid propellant is molded by a straight type, as shown in FIG. 1, a core 21 having a blade portion or the like corresponding to the shape of an inner hole to be formed is set in a motor case 20. The slurry-like thermosetting propellant 22 is supplied into the motor case 20 from a hopper 24 disposed above the motor case 20, and the propellant 22 is poured into the space formed by the motor case 20 and the core 21. Then, the temperature was returned to room temperature, and the core was pulled out from the cured propellant 22 to form a solid rocket motor propellant.

また図1に示す固体ロケットモータにおいて、モータケース20内の両端部に推進薬22の両端部の周縁部と接着するリリーフブーツ23が設けられている。このリリーフブーツ23は、熱硬化した推進薬22を室温に戻す際に、熱収縮する推進薬22とともに移動して、熱収縮により生じる熱応力を緩和するようになっている。   In the solid rocket motor shown in FIG. 1, relief boots 23 are provided at both ends of the motor case 20 to be bonded to the peripheral portions of both ends of the propellant 22. The relief boot 23 moves together with the heat-shrinkable propellant 22 when the thermosetting propellant 22 is returned to room temperature, so as to relieve thermal stress caused by the heat shrinkage.

なお、固体ロケットモータ推進薬の成形方法に関する先行技術文献としては、例えば下記特許文献1、2がある。   In addition, as a prior art document regarding the molding method of a solid rocket motor propellant, there exist the following patent documents 1 and 2, for example.

特許第2809032号Japanese Patent No. 2880932 特許第3138987号Japanese Patent No. 3138987

上述した従来の固体ロケットモータ推進薬の成形方法では、固体推進薬を室温に戻す過程で熱収縮が生じる。この熱収縮において、推進薬の外側部分によって内側部分が引っ張られる力が作用するため、固体推進薬の内孔の表面や、固体推進薬の端部に応力・歪が発生する。このような応力・歪が固体推進薬の強度範囲を超えると固体推進薬の内孔の表面に亀裂が発生する。固体推進薬においては、推進薬充填率が高いほど内孔表面の熱歪が大きくなるため亀裂が発生しやすく、また、応力集中が起きやすい内孔形状ほど亀裂が発生しやすい。このため、推進薬充填率が高くかつ応力集中の大きな内孔形状をもつ固体推進薬を成形することが難しいという問題がある。また、リリーフブーツがある分、推進薬の充填率が制限されるという問題がある。   In the conventional solid rocket motor propellant molding method described above, heat shrinkage occurs in the process of returning the solid propellant to room temperature. In this heat shrinkage, a force that pulls the inner portion by the outer portion of the propellant acts, and therefore stress and strain are generated on the surface of the inner hole of the solid propellant and the end portion of the solid propellant. When such stress / strain exceeds the strength range of the solid propellant, a crack occurs on the surface of the inner hole of the solid propellant. In a solid propellant, the higher the propellant filling rate, the greater the thermal strain on the inner hole surface, so that cracks are more likely to occur, and cracks are more likely to occur in the inner hole shape where stress concentration tends to occur. For this reason, there is a problem that it is difficult to mold a solid propellant having an inner hole shape with a high propellant filling rate and a large stress concentration. In addition, there is a problem that the propellant filling rate is limited by the amount of relief boots.

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、充填率を高めることができるとともにリリーフブーツを不要または最小にすることができる固体ロケットモータ推進薬の成形方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method for molding a solid rocket motor propellant that can increase the filling rate and can eliminate or minimize the relief boot. To do.

上記の問題を解決するため、本発明の固体ロケットモータ推進薬の成形方法は、モータケースを、ケース軸心を中心に回転させながら、軟化してスラリー状となった熱可塑性推進薬を注型管から押し出し、注型管をモータケースに対して相対移動させて、モータケースの内側に、環状の熱可塑性推進薬の層を半径方向に段階的に形成し、各段の形成において、固化した熱可塑性推進薬の層の内側に次段階の熱可塑性推進薬を形成する、ことを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the solid rocket motor propellant molding method of the present invention casts a thermoplastic propellant that has been softened into a slurry while rotating the motor case around the case axis. Extruded from the tube, the casting tube was moved relative to the motor case, and a layer of an annular thermoplastic propellant was formed radially in steps inside the motor case, and solidified in the formation of each step A next stage thermoplastic propellant is formed inside the thermoplastic propellant layer.

上記の本発明によれば、推進薬を複数段に分けて注型することで、内孔に生じる熱応力・歪を大幅に低減できる。これは、推進薬の注型を複数段に分けることで、内孔歪が、固体推進薬充填率を低くしたとき、あるいは小型のモータケース内に固体推進薬を成形したときと同等になるからである。したがって、本発明によれば、推進薬の充填率を高めることできる。また、歪が大幅に低減するので、リリーフブーツを不要または最小にすることができる。   According to the present invention described above, the thermal stress / strain generated in the inner hole can be greatly reduced by casting the propellant in a plurality of stages. This is because, by dividing the propellant casting into multiple stages, the inner hole strain becomes the same as when the solid propellant filling rate is lowered or the solid propellant is molded in a small motor case. It is. Therefore, according to this invention, the filling rate of a propellant can be raised. Further, since the distortion is greatly reduced, the relief boot can be unnecessary or minimized.

また、上記の固体ロケットモータ推進薬の成形方法において、複数段に分けてモータケースに注型された前記熱可塑性推進薬が固化した後、この熱可塑性推進薬に、熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱された中子を押し込んで所定の内孔形状を成形する。   Further, in the above solid rocket motor propellant molding method, after the thermoplastic propellant cast into the motor case divided into a plurality of stages is solidified, the thermoplastic propellant has a melting point higher than that of the thermoplastic propellant. The core heated to the temperature is pressed into a predetermined inner hole shape.

このように熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱された中子を固化した推進薬に押し込むと、推進薬が溶融して軟化するため、中子の形状に対応した形状の内孔が形成される。したがって、所望形状の内孔を形成することができる。   In this way, when the core heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic propellant is pushed into the solidified propellant, the propellant melts and softens, so an inner hole having a shape corresponding to the shape of the core is formed. Is done. Therefore, an inner hole having a desired shape can be formed.

また、上記の固体ロケットモータ推進薬の成形方法において、前記モータケースは、内径が軸方向に一定の平行部と、該平行部の両端から内径が縮小する一端部及び他端部とから構成されるものであり、一端部又は他端部に熱可塑性推進薬を注型するときは、平行部から一端部又は他端部に向かう方向に、注型管をモータケースに対して相対移動させながら、熱可塑性推進薬を積み重ねる。   Further, in the above-described solid rocket motor propellant molding method, the motor case includes a parallel portion having an inner diameter constant in the axial direction, and one end portion and the other end portion whose inner diameter decreases from both ends of the parallel portion. When casting a thermoplastic propellant at one end or the other end, the casting tube is moved relative to the motor case in the direction from the parallel portion toward the one end or the other end. , Stacking thermoplastic propellant.

このように平行部から前端部又は後端部に向かう方向に、注型管をモータケースに対して相対移動させながら、熱可塑性推進薬を積み重ねることにより、モータケースの前端部又は後端部に推進薬を層状に注型することができる。   Thus, by stacking the thermoplastic propellant while moving the casting tube relative to the motor case in the direction from the parallel part toward the front end part or the rear end part, the front end part or the rear end part of the motor case is stacked. The propellant can be cast in layers.

また、上記の固体ロケットモータ推進薬の成形方法において、前記注型管は出口部が角度調節可能に構成され、熱可塑性推進薬を注ぐ位置に応じて出口部の角度を調節する。   In the solid rocket motor propellant molding method, the casting tube is configured such that the angle of the outlet is adjustable, and the angle of the outlet is adjusted according to the position where the thermoplastic propellant is poured.

このように注型管の出口部の角度を調節できるようにしておくことで、先端側又は後端側の推進薬の形状が狭い場合、あるいは注型管を挿入するモータケースの開口部が小さい場合でも、充填位置に応じて出口部の角度を調節することにより、推進薬を充填することができる。   By allowing the angle of the outlet portion of the casting tube to be adjusted in this way, the shape of the propellant on the front end side or the rear end side is narrow, or the opening of the motor case into which the casting tube is inserted is small. Even in this case, the propellant can be filled by adjusting the angle of the outlet portion according to the filling position.

また、上記の固体ロケットモータ推進薬の成形方法において、前記注型管は、先端に延長管を取付け可能に構成され、熱可塑性推進薬を注ぐ位置に応じて長さを調節する。   Further, in the above-described solid rocket motor propellant molding method, the casting tube is configured such that an extension tube can be attached to the tip, and the length is adjusted according to the position where the thermoplastic propellant is poured.

このように注型管の出口部に延長管を接続可能にしておくことで、先端側又は後端側の推進薬の形状が狭い場合、あるいは注型管を挿入するモータケースの開口部が小さい場合でも、充填位置に応じて出口部に延長管を接続して長さを調節することにより、推進薬を充填することができる。   By making the extension tube connectable to the outlet portion of the casting tube in this way, the shape of the propellant on the front end side or the rear end side is narrow, or the opening of the motor case for inserting the casting tube is small. Even in this case, the propellant can be filled by connecting the extension pipe to the outlet portion and adjusting the length according to the filling position.

また、上記の固体ロケットモータ推進薬の成形方法において、二段目以降の熱可塑性推進薬を形成するときに、加熱手段により、固化した熱可塑性推進薬の表層部を局部的に加熱して溶融させ、溶融した部分にスラリー状の熱可塑性推進薬を重ねて付着させる。   Further, in the above-described method for forming a solid rocket motor propellant, when forming the second and subsequent thermoplastic propellants, the surface layer portion of the solidified thermoplastic propellant is locally heated and melted by a heating means. Then, the slurry-like thermoplastic propellant is deposited on the melted portion.

このように一度固化した推進薬の表層部を局部的に溶融させ、溶融した部分にスラリー状の推進薬を重ねて付着させるので、層間の接合力を高めることができる。   Since the surface layer portion of the propellant once solidified in this manner is locally melted and the slurry-like propellant is deposited on the melted portion, the bonding force between the layers can be increased.

また、上記の固体ロケットモータ推進薬の成形方法において、冷却手段により、注型管から押し出されたスラリー状の熱可塑性推進薬を冷却して固化させる。   Further, in the above-described solid rocket motor propellant molding method, the slurry-like thermoplastic propellant extruded from the casting tube is cooled and solidified by the cooling means.

このように注型管から押し出された推進薬を強制的に冷却し、すばやく固化させることにより、モータケースの回転速度を速くしても推進薬が流れ落ちない。したがって、モータケースの回転速度を速くして、処理速度を高めることができる。   As described above, the propellant pushed out from the casting tube is forcibly cooled and quickly solidified, so that the propellant does not flow down even if the rotation speed of the motor case is increased. Therefore, the processing speed can be increased by increasing the rotation speed of the motor case.

また、上記の固体ロケットモータ推進薬の成形方法において、二段目以降の熱可塑性推進薬の形成において、一部の段又は各段の熱可塑性推進薬を、その前段階で形成された熱可塑性推進薬とは燃速の異なるものとする。   Further, in the above-described method for forming a solid rocket motor propellant, in the formation of the thermoplastic propellant in the second and subsequent stages, the thermoplastic propellant formed in a part or each stage of the thermoplastic propellant formed in the previous stage is used. The propellant has a different fuel speed.

このような方法で注型すると、モータケース内に充填された推進薬は半径方向に燃速が異なるため、推力が途中で異なる固体ロケットモータを製造することができる。   When casting is performed by such a method, since the propellant filled in the motor case has different fuel speeds in the radial direction, it is possible to manufacture solid rocket motors having different thrusts on the way.

本発明の固体ロケットモータ推進薬の成形方法によれば、充填率を高めることができるとともにリリーフブーツを不要または最小にすることができる。   According to the solid rocket motor propellant molding method of the present invention, the filling rate can be increased and the relief boot can be made unnecessary or minimized.

従来の固体ロケットモータ推進薬の成形方法を説明する図である。It is a figure explaining the shaping | molding method of the conventional solid rocket motor propellant. 本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第1実施形態を説明する第1の図である。It is a 1st figure explaining 1st Embodiment of the shaping | molding method of the solid rocket motor propellant which concerns on this invention. 本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第1実施形態を説明する第2の図である。It is a 2nd figure explaining 1st Embodiment of the shaping | molding method of the solid rocket motor propellant which concerns on this invention. 本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第1実施形態を説明する第3の図である。It is a 3rd figure explaining 1st Embodiment of the shaping | molding method of the solid rocket motor propellant which concerns on this invention. 本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of the molding method of the solid rocket motor propellant concerning the present invention. 本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第1実施形態の変形例を説明する図である。It is a figure explaining the modification of 1st Embodiment of the shaping | molding method of the solid rocket motor propellant which concerns on this invention. 本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第2実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 2nd Embodiment of the shaping | molding method of the solid rocket motor propellant which concerns on this invention. 本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の他の変形例を示す図である。It is a figure which shows the other modification of the shaping | molding method of the solid rocket motor propellant which concerns on this invention.

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図2は、本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第1実施形態を説明する図である。
本発明の固体ロケットモータ推進薬の成形方法では、モータケース1を、ケース軸心aを中心に回転させながら、軟化してスラリー状となった熱可塑性推進薬3を注型管2から押し出し、注型管2をモータケース1に対して相対移動させて、モータケース1の内側に、環状の熱可塑性推進薬の層を半径方向に段階的に形成する。また、各段の形成において、固化した熱可塑性推進薬の層の内側に次段階の熱可塑性推進薬を形成する。以下、具体的に説明する。
FIG. 2 is a diagram for explaining a first embodiment of a solid rocket motor propellant molding method according to the present invention.
In the solid rocket motor propellant molding method of the present invention, while the motor case 1 is rotated about the case axis a, the thermoplastic propellant 3 that has been softened and turned into a slurry is extruded from the casting tube 2. The casting tube 2 is moved relative to the motor case 1, and an annular thermoplastic propellant layer is formed stepwise in the radial direction inside the motor case 1. In the formation of each stage, the next stage thermoplastic propellant is formed inside the solidified thermoplastic propellant layer. This will be specifically described below.

図2において、モータケース1は、軸心aを水平方向に向けて図示しない回転駆動装置により軸心aを中心に回転させられる。またモータケース1は、内径が軸方向に一定の平行部1aと、平行部1aの両端から内径が縮小する一端部1b及び他端部1cとから構成されるものである。図示例のモータケース1の一端部1bと他端部1cにはともに開口部が形成されている。   In FIG. 2, the motor case 1 is rotated around the axis a by a rotary drive device (not shown) with the axis a oriented in the horizontal direction. The motor case 1 includes a parallel portion 1a having an inner diameter constant in the axial direction, and one end 1b and the other end 1c whose inner diameter decreases from both ends of the parallel portion 1a. Both the one end 1b and the other end 1c of the illustrated motor case 1 have openings.

注型管2は、スラリー状の熱可塑性推進薬3を内部に流し、先端に設けられた出口部2bからスラリー状の熱可塑性推進薬3を押し出すようになっている。
注型管2は、モータケース1の一端部1b又は他端部1cの開口部を通してモータケース1の内部に挿入され、図示例では、モータケース1の一端部1bを通して注型管2がモータケース1に挿入されている。
The casting tube 2 is configured so that the slurry-like thermoplastic propellant 3 flows inside and the slurry-like thermoplastic propellant 3 is pushed out from the outlet portion 2b provided at the tip.
The casting tube 2 is inserted into the motor case 1 through the opening of the one end 1b or the other end 1c of the motor case 1, and in the illustrated example, the casting tube 2 is inserted into the motor case through the one end 1b of the motor case 1. 1 is inserted.

注型管2は、図示しない駆動装置によりモータケース1の軸方向に移動するように構成されている。これにより、注型管2とモータケース1は、軸方向に相対移動可能となっている。なお、図2の構成に代えて、モータケース1を軸方向に移動させることで、注型管2とモータケース1とを軸方向に相対移動させる構成としてもよい。   The casting tube 2 is configured to move in the axial direction of the motor case 1 by a driving device (not shown). Thereby, the casting tube 2 and the motor case 1 are relatively movable in the axial direction. Instead of the configuration of FIG. 2, the casting case 2 and the motor case 1 may be relatively moved in the axial direction by moving the motor case 1 in the axial direction.

本実施形態において、注型管2は、導入管2aと、出口部2bと、フレキシブル継手2cとを有する。出口部2bは、フレキシブル継手2cによって、角度調整可能に連結されている。   In the present embodiment, the casting tube 2 includes an introduction tube 2a, an outlet portion 2b, and a flexible joint 2c. The exit part 2b is connected by the flexible joint 2c so that angle adjustment is possible.

従来の推進薬の形成方法では、熱硬化性推進薬を用いていたが、本発明では、常温(例えば20℃)付近の使用温度では固体であるが、高温(例えば50〜60℃以上)に加熱すると融解する熱可塑性推進薬を用いる。固体ロケットモータの製造性・安全性の観点から、本発明に用いる熱可塑性推進薬の融点は100℃以下であるのが好ましい。   In the conventional method for forming a propellant, a thermosetting propellant was used. However, in the present invention, it is solid at a use temperature near normal temperature (for example, 20 ° C.), but it is high (for example, 50 to 60 ° C. or higher). Use a thermoplastic propellant that melts when heated. From the viewpoint of manufacturability and safety of the solid rocket motor, the melting point of the thermoplastic propellant used in the present invention is preferably 100 ° C. or less.

このような熱可塑性推進薬として、たとえば、熱可塑性材料を含むバインダ、過塩素酸アンモニウム及びアルミニウムからなるものがある。この場合の組成比は、たとえば、バインダ16〜20wt%、過塩素酸アンモニウム66〜80%、アルミニウム0〜18%としてよい。
また、バインダは、例えば、ブタジエンエラストマ、液状ブタジエン、可塑剤及び流動付与剤からなる。この場合のバインダ中の組成比は、例えば、ブタジエンエラストマ20〜30wt%、液状ブタジエン0〜20wt%、可塑剤50〜75wt%、流動付与剤5wt%としてよい。
なお、本発明に使用可能な熱可塑性推進薬は、上述した組成のものに限られず、推進薬として適度な燃焼性・機械的特性を有しているその他の熱可塑性推進薬であってもよい。
Such thermoplastic propellants include, for example, those composed of a binder containing a thermoplastic material, ammonium perchlorate and aluminum. The composition ratio in this case may be, for example, a binder of 16 to 20% by weight, ammonium perchlorate of 66 to 80%, and aluminum of 0 to 18%.
The binder is made of, for example, butadiene elastomer, liquid butadiene, a plasticizer, and a fluidizing agent. In this case, the composition ratio in the binder may be, for example, 20 to 30 wt% butadiene elastomer, 0 to 20 wt% liquid butadiene, 50 to 75 wt% plasticizer, and 5 wt% fluidizing agent.
The thermoplastic propellant that can be used in the present invention is not limited to the above-described composition, and may be other thermoplastic propellants having appropriate flammability and mechanical properties as a propellant. .

本発明の方法により推進薬を成形するには、以下のようにする。
図2(A)に示すように、モータケース1を、軸心aを中心に回転させる。熱可塑性推進薬を加熱し軟化させてスラリー状にし、出口部2bを下に向けた注型管2から、回転しているモータケース1の内面に向けて、スラリー状の熱可塑性推進薬3を下方に押し出す。これと併行して、注型管2を軸方向に移動させると、熱可塑性推進薬がモータケース1の内面に螺旋状に付着していき、環状の熱可塑性推進薬の層が形成される。ここで、図2中の符号“4A”は、一段目の熱可塑性推進薬を示している。
In order to form a propellant by the method of the present invention, the procedure is as follows.
As shown in FIG. 2A, the motor case 1 is rotated about the axis a. The thermoplastic propellant is heated and softened to form a slurry, and the slurry-like thermoplastic propellant 3 is moved from the casting tube 2 with the outlet 2b facing downward toward the inner surface of the rotating motor case 1. Push down. At the same time, when the casting tube 2 is moved in the axial direction, the thermoplastic propellant adheres spirally to the inner surface of the motor case 1, and an annular thermoplastic propellant layer is formed. Here, the symbol “4A” in FIG. 2 indicates the first-stage thermoplastic propellant.

モータケース1の回転速度、注型管2からの熱可塑性推進薬の押出し量は、注型管2から押し出された熱可塑性推進薬が、モータケース1の回転に伴って移動してモータケース1による下からの支持がない位置に来たときでも、自重で流れ落ちない程度に熱可塑性推進薬が固化する時間が確保されるように、設定するのがよい。   The rotational speed of the motor case 1 and the extrusion amount of the thermoplastic propellant from the casting tube 2 are such that the thermoplastic propellant extruded from the casting tube 2 moves as the motor case 1 rotates and the motor case 1 Even when it comes to a position where there is no support from below, it is preferable to set so that the time for the thermoplastic propellant to solidify is secured to such an extent that it does not flow down due to its own weight.

図2(A)のように、他端部1cに熱可塑性推進薬を注型するときは、平行部1aから他端部1cに向かう方向に、注型管2を移動させながら、熱可塑性推進薬を積み重ねる。こうすることで、平行部1aから開口部側に向かうに従って内径が縮小する他端部1cの内側に熱可塑性樹脂を確実に注型することができる。   As shown in FIG. 2A, when a thermoplastic propellant is cast on the other end 1c, the thermoplastic propellant is moved while moving the casting tube 2 in the direction from the parallel portion 1a toward the other end 1c. Stack medicines. By carrying out like this, a thermoplastic resin can be reliably cast inside the other end part 1c in which an internal diameter reduces as it goes to the opening part side from the parallel part 1a.

他端部1cへの一段目の熱可塑性推進薬の注型が終わったら、図2(B)に示すように、注型管2を軸方向に移動させて、注型管2からスラリー状の熱可塑性推進薬3を、回転するモータケース1の内面に向けて下方に押し出し、平行部1aへの一段目の熱可塑性推進薬の注型を実施する。   When the first stage of the thermoplastic propellant is cast into the other end 1c, the casting tube 2 is moved in the axial direction as shown in FIG. The thermoplastic propellant 3 is pushed downward toward the inner surface of the rotating motor case 1, and the first stage thermoplastic propellant is cast into the parallel portion 1a.

平行部1aへの一段目の熱可塑性推進薬の注型が終わったら、図2(C)に示すように、平行部1aから一端部1bに向かう方向に、注型管2を移動させながら、熱可塑性推進薬を積み重ねる。こうすることで、平行部1a側から開口部側に向かうに従って内径が縮小する一端部1bの内側に熱可塑性樹脂を確実に注型することができる。   When the first stage of the thermoplastic propellant is cast into the parallel part 1a, as shown in FIG. 2 (C), while moving the casting tube 2 in the direction from the parallel part 1a toward the one end 1b, Stack thermoplastic propellants. By carrying out like this, a thermoplastic resin can be reliably cast inside the one end part 1b in which an internal diameter reduces as it goes to the opening part side from the parallel part 1a side.

一段目の熱可塑性推進薬4Aの注型後、モータケース1内に注型した推進薬の温度を一旦室温近くまで下げて固化させる。その後、図3に示すように、一段目の注型と同様の要領で二段目の熱可塑性推進薬4Bを注型する。二段目の熱可塑性推進薬4Bの注型において、固化した一段目の推進薬4Aの上にスラリー状の推進薬3が触れると、スラリー状の推進薬3によって一段目の推進薬4Aが加熱され、触れた部分だけが局部的に溶融し、その後、一段目と二段目が固化することで、両者が接合される。   After casting the first-stage thermoplastic propellant 4A, the temperature of the propellant cast in the motor case 1 is once lowered to near room temperature and solidified. Thereafter, as shown in FIG. 3, the second-stage thermoplastic propellant 4B is cast in the same manner as the first-stage casting. In the casting of the second-stage thermoplastic propellant 4B, when the slurry-like propellant 3 touches the solidified first-stage propellant 4A, the first-stage propellant 4A is heated by the slurry-like propellant 3. Then, only the touched part melts locally, and then the first stage and the second stage solidify, so that both are joined.

以降、同様の要領で、所定の充填率となるまで、熱可塑性推進薬の注型を段階的に繰り返す。なお、モータケース1が大きい場合で一端部1bへの注型が終わった時点で最初に注型をした他端部1cの推進薬が室温に戻り固化するようなときは、冷却時間を設けずに次の段階の注型を行ってよい。   Thereafter, in the same manner, the casting of the thermoplastic propellant is repeated step by step until a predetermined filling rate is reached. When the motor case 1 is large and the propellant at the other end 1c that has been cast first returns to room temperature and solidifies when the casting into the one end 1b is completed, no cooling time is provided. In the next stage, casting may be performed.

図3のように、充填位置に応じて出口部2bの角度を調節してもよい。このようにすると、一端部1b又は他端部1cの推進薬の形状が狭く、狭い場所に注型管2の出口部2bを位置させる必要がある場合には、注型管2の出口部2bの角度を浅くすることで、その部分への推進薬の注型が可能となる。
また、注型管2を挿入するためのモータケース1の開口部が小さく、注型管2の上下移動範囲が制限される場合には、平行部1a、一端部1b及び他端部1cの各位置に応じて、注型管2の出口部2bの角度を変えることで、各位置での推進薬の注型が可能となる。
As shown in FIG. 3, the angle of the outlet 2b may be adjusted according to the filling position. In this way, when the shape of the propellant at one end 1b or the other end 1c is narrow and the outlet 2b of the casting tube 2 needs to be positioned in a narrow place, the outlet 2b of the casting tube 2 By making the angle of the shallower, it becomes possible to cast the propellant into that part.
Moreover, when the opening part of the motor case 1 for inserting the casting pipe 2 is small and the vertical movement range of the casting pipe 2 is limited, each of the parallel part 1a, the one end part 1b, and the other end part 1c. By changing the angle of the outlet 2b of the casting tube 2 according to the position, the propellant can be cast at each position.

熱可塑性推進薬を所定の充填率で注型し、熱可塑性推進薬4が固化したら、図4に示すように、モータケース1を直立姿勢に保持し、熱可塑性推進薬4に、熱可塑性推進薬4の融点以上の温度に加熱された中子6を押し込んで所定の内孔形状を成形する。中子6は断面が例えば十字状や星型である。   When the thermoplastic propellant is cast at a predetermined filling rate and the thermoplastic propellant 4 is solidified, the motor case 1 is held in an upright posture as shown in FIG. The core 6 heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the medicine 4 is pushed in to form a predetermined inner hole shape. The core 6 has, for example, a cross shape or a star shape in cross section.

図4の構成例において、中子6は熱伝導性のよい金属(アルミニウム合金など)で形成され、中子6の内部には加熱用流体7を流すための流路6aが形成されている。加熱用流体7としては、たとえば、熱可塑性推進薬の融点以上の温度(例えば70℃〜100℃)に加熱された湯を用いることができる。なお、中子6を加熱させる構成として、中子6の内部に電気抵抗あるいは他の物理的現象により発熱する発熱体を組み込んだ構成を採用してもよい。   In the configuration example of FIG. 4, the core 6 is formed of a metal (aluminum alloy or the like) having good thermal conductivity, and a flow path 6 a for flowing a heating fluid 7 is formed inside the core 6. As the heating fluid 7, for example, hot water heated to a temperature higher than the melting point of the thermoplastic propellant (for example, 70 ° C. to 100 ° C.) can be used. As a configuration for heating the core 6, a configuration in which a heating element that generates heat due to electric resistance or other physical phenomenon may be incorporated in the core 6.

図5(A)は推進薬充填率95%の丸穴内孔を持つ外径約1mのモータ断面図である。図5(B)は、図5(A)のような形状の推進薬をモータケース1に注型した場合の、注型段階数と内孔歪との関係(計算値)を示している。図5(B)において、従来の注型方法のように注型段階数が1の場合、内孔歪は約9.0%であるが、本発明のように複数段階に分けて注型を実施した場合、内孔歪が大幅に低減する。例えば、注型段階数が2、3の場合の内孔歪は、それぞれ約3.0%、1.8%である。   FIG. 5A is a sectional view of a motor having an outer diameter of about 1 m having a round hole inner hole with a propellant filling rate of 95%. FIG. 5B shows the relationship (calculated value) between the number of casting steps and the inner hole strain when the propellant having the shape as shown in FIG. 5A is cast into the motor case 1. In FIG. 5 (B), when the number of casting steps is 1 as in the conventional casting method, the inner hole strain is about 9.0%, but the casting is divided into a plurality of steps as in the present invention. When implemented, the inner hole strain is greatly reduced. For example, the inner hole strains when the number of casting steps is 2 and 3 are about 3.0% and 1.8%, respectively.

上述した本発明の方法によれば、推進薬を複数段に分けて注型することで、内孔に生じる熱応力・歪を大幅に低減できる。これは、推進薬の注型を複数段に分けることで、内孔歪が、固体推進薬充填率を低くしたとき、あるいは小型のモータケース内に固体推進薬を成形したときと同等になるからである。
したがって、本発明によれば、推進薬の充填率を高めることできる。また、歪が大幅に低減するので、リリーフブーツを不要または最小にすることができる。
According to the method of the present invention described above, the thermal stress / strain generated in the inner hole can be greatly reduced by casting the propellant in a plurality of stages. This is because, by dividing the propellant casting into multiple stages, the inner hole strain becomes the same as when the solid propellant filling rate is lowered or the solid propellant is molded in a small motor case. It is.
Therefore, according to this invention, the filling rate of a propellant can be raised. Further, since the distortion is greatly reduced, the relief boot can be unnecessary or minimized.

また、注型管2の出口部2bの角度を調節できるようにしておくことで、一端部1b又は他端部1cの推進薬の形状が狭い場合、あるいは注型管2を挿入するモータケース1の開口部が小さい場合でも、充填位置に応じて出口部2bの角度を調節することにより、推進薬を充填することができる。   Further, by allowing the angle of the outlet 2b of the casting tube 2 to be adjusted, the motor case 1 in which the shape of the propellant at the one end 1b or the other end 1c is narrow or the casting tube 2 is inserted. Even in the case where the opening portion is small, the propellant can be filled by adjusting the angle of the outlet portion 2b according to the filling position.

また熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱された中子6を固化した熱可塑性推進薬4に押し込むことで中子6の形状に対応した形状の内孔が形成されるので、所望形状の内孔を形成することができる。   Further, by pushing the core 6 heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic propellant into the solidified thermoplastic propellant 4, an inner hole having a shape corresponding to the shape of the core 6 is formed. Inner holes can be formed.

なお、上述した実施形態では、注型管2の出口部2bの角度を変更可能にする構成として、フレキシブル継手2cにより連結する構成を示したが、図6に示すように、注型管2の先端に延長管5を接続する構成を採用してもよい。このように注型管2の先端に延長管5を接続可能にしておくことで、一端部1b又は他端部1cの推進薬の形状が狭い場合、あるいは注型管2を挿入するモータケース1の開口部が小さい場合でも、充填位置に応じて延長管5を接続して長さを調節することにより、推進薬を充填することができる。延長管5の長さを複数種類用意しておいてもよい。   In the above-described embodiment, the configuration in which the angle of the outlet portion 2b of the casting tube 2 is changeable is shown as a configuration that is connected by the flexible joint 2c. However, as shown in FIG. You may employ | adopt the structure which connects the extension pipe | tube 5 to the front-end | tip. Thus, by making the extension pipe 5 connectable to the tip of the casting pipe 2, the shape of the propellant at one end 1b or the other end 1c is narrow, or the motor case 1 into which the casting pipe 2 is inserted. Even if the opening portion of this is small, the propellant can be filled by connecting the extension tube 5 and adjusting the length according to the filling position. A plurality of types of lengths of the extension pipe 5 may be prepared.

図7は、本発明に係る固体ロケットモータ推進薬の成形方法の第2実施形態を説明する図である。図7は、モータケース1の軸心に垂直な面における、モータケース1、推進薬4A、4B、注型管2等の断面図であり、モータケース1はこの図で時計回りに回転し、二段目の熱可塑性推進薬4Bを注型している最中の状態を示している。   FIG. 7 is a diagram for explaining a second embodiment of the method for molding a solid rocket motor propellant according to the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view of the motor case 1, the propellants 4A and 4B, the casting tube 2 and the like in a plane perpendicular to the axis of the motor case 1, and the motor case 1 rotates clockwise in this figure. A state in which the second stage thermoplastic propellant 4B is being cast is shown.

モータケース1を、ケース軸心を中心に回転させながら、軟化してスラリー状となった熱可塑性推進薬3を注型管2から押し出し、注型管2をモータケース1に対して相対移動させて、モータケース1の内側に、環状の熱可塑性推進薬の層を半径方向に段階的に形成し、各段の形成において、固化した熱可塑性推進薬の層の内側に次段階の熱可塑性推進薬を形成する点は、第1実施形態と同じである。   While rotating the motor case 1 around the case axis, the thermoplastic propellant 3 that has been softened and turned into a slurry is pushed out of the casting tube 2, and the casting tube 2 is moved relative to the motor case 1. An annular thermoplastic propellant layer is formed stepwise in the radial direction inside the motor case 1, and the next stage thermoplastic propellant is placed inside the solidified thermoplastic propellant layer in each step formation. The point which forms a medicine is the same as a 1st embodiment.

第2実施形態では、二段目以降の熱可塑性推進薬の層を形成するときに、加熱手段9により、固化した熱可塑性推進薬の表層部を局部的に加熱して溶融させ、溶融した部分にスラリー状の熱可塑性推進薬3を重ねて付着させる。   In the second embodiment, when forming the second and subsequent layers of the thermoplastic propellant, the surface layer portion of the solidified thermoplastic propellant is locally heated and melted by the heating means 9, and the melted portion The slurry-like thermoplastic propellant 3 is deposited on the surface.

図7の構成例において、加熱手段9は、熱可塑性推進薬の融点以上(例えば70℃〜100℃)に加熱した湯を流すように構成された加熱管9Aである。加熱管9Aは、先端において固化した熱可塑性推進薬に接触し、その熱で融解した熱可塑性推進薬の上に注型管2から出たスラリー状の熱可塑性推進薬3が重なるように、注型管2に隣接した位置に設けられている。   In the configuration example of FIG. 7, the heating means 9 is a heating tube 9 </ b> A configured to flow hot water heated to a temperature higher than the melting point of the thermoplastic propellant (for example, 70 ° C. to 100 ° C.). The heating tube 9A is in contact with the solidified thermoplastic propellant at the tip, so that the slurry-like thermoplastic propellant 3 coming out of the casting tube 2 overlaps the thermoplastic propellant melted by the heat. It is provided at a position adjacent to the mold tube 2.

このように一度固化した推進薬の表層部を局部的に溶融させ、溶融した部分にスラリー状の熱可塑性推進薬3を重ねて付着させるので、層間の接合力を高めることができる。
なお、加熱手段9は、上述した加熱管9Aに代えて、発熱体を利用したものであってもよい。
Thus, since the surface layer part of the propellant once solidified is locally melted and the slurry-like thermoplastic propellant 3 is deposited and adhered to the melted part, the bonding force between the layers can be increased.
The heating means 9 may use a heating element instead of the heating tube 9A described above.

また、第2実施形態では、図7に示すように、冷却手段11により、注型管2から押し出されたスラリー状の熱可塑性推進薬3を冷却して固化させる。図7において、冷却手段11は、熱可塑性推進薬を固化させるのに適した温度(例えば20℃前後)の水を流すように構成された冷却管11Aである。冷却管11Aは、先端がスラリー状の熱可塑性推進薬に接触することで注型管2から出たスラリー状の熱可塑性推進薬3を冷却するように、注型管2に隣接した位置に設けられている。   Moreover, in 2nd Embodiment, as shown in FIG. 7, the slurry-like thermoplastic propellant 3 extruded from the casting pipe | tube 2 is cooled and solidified by the cooling means 11. As shown in FIG. In FIG. 7, the cooling means 11 is a cooling pipe 11 </ b> A configured to flow water at a temperature suitable for solidifying the thermoplastic propellant (for example, around 20 ° C.). The cooling pipe 11A is provided at a position adjacent to the casting pipe 2 so as to cool the slurry-like thermoplastic propellant 3 coming out of the casting pipe 2 by contacting the slurry-like thermoplastic propellant at the tip. It has been.

このように注型管2から押し出されたスラリー状の熱可塑性推進薬3を強制的に冷却し、すばやく固化させることにより、モータケース1の回転速度を速くしても推進薬が流れ落ちない。したがって、モータケース1の回転速度を速くして、処理速度を高めることができる。   Thus, the slurry-like thermoplastic propellant 3 pushed out from the casting tube 2 is forcibly cooled and quickly solidified, so that the propellant does not flow down even if the rotation speed of the motor case 1 is increased. Therefore, the processing speed can be increased by increasing the rotation speed of the motor case 1.

なお、第2実施形態において、第1実施形態と同様にフレキシブル継手または延長管により、注型管2の出口部又は先端の角度を変更可能に構成してよい。また、加熱管9A及び冷却管11Aにおいて、フレキシブル継手又は延長管により、充填位置に応じて先端の角度や長さを調整可能に構成してもよい。
第2実施形態の方法のその他の工程については、第1実施形態と同じである。
In addition, in 2nd Embodiment, you may comprise so that the angle of the exit part or the front-end | tip of the casting pipe | tube 2 can be changed with a flexible joint or an extension pipe similarly to 1st Embodiment. Further, in the heating pipe 9A and the cooling pipe 11A, the angle and length of the tip may be adjusted by a flexible joint or an extension pipe depending on the filling position.
Other steps of the method of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.

また、上述した第1及び第2の実施形態の変形例として、二段目以降の熱可塑性推進薬の形成において、一部の段又は各段の熱可塑性推進薬を、その前段階で形成された熱可塑性推進薬とは組成の異なるものとしてもよい。
例えば、各段で異なる燃速をもつ熱可塑性推進薬を注型すると、モータケース1内に充填された推進薬は半径方向に燃速が異なるため、図8に示すように、推力が途中で異なる固体ロケットモータを製造することができる。
また、後段の推進薬組成をアルミレスのような煙の少ない組成とすることにより、発射時の秘匿性を高めることも可能である。すなわち、発射時には煙の少ない組成の推進薬を燃焼させて発射地点の秘匿性を高め、発射後には煙の多い組成の推進薬により遠くまで飛ばすようにしてもよい。
Further, as a modification of the first and second embodiments described above, in the formation of the thermoplastic propellant in the second and subsequent stages, the thermoplastic propellant in some or each stage is formed in the previous stage. The composition may be different from that of the thermoplastic propellant.
For example, if a thermoplastic propellant having a different fuel speed is cast at each stage, the propellant filled in the motor case 1 has a different fuel speed in the radial direction. Different solid rocket motors can be manufactured.
Moreover, it is also possible to improve the secrecy at the time of launch by setting the latter propellant composition to a composition with less smoke like aluminum. That is, the propellant having a low smoke composition may be burned at the time of launch to increase the secrecy of the launch point, and after launch, the propellant having a high smoke composition may be used to fly away.

なお、上記において、本発明の実施形態及び実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。   Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention disclosed above are merely examples, and the scope of the present invention is the embodiments of these inventions. It is not limited to. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.

1 モータケース
2 注型管
2a 導入管
2b 出口部
2c フレキシブル継手
3 スラリー状の熱可塑性推進薬
4 固体推進薬
4A 一段目の熱可塑性推進薬
4B 二段目の熱可塑性推進薬
5 延長管
6 中子
6a 流路
7 加熱用流体
9 加熱手段
9A 加熱管
11 冷却手段
11A 冷却管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor case 2 Casting pipe 2a Introducing pipe 2b Outlet part 2c Flexible joint 3 Slurry thermoplastic propellant 4 Solid propellant 4A First stage thermoplastic propellant 4B Second stage thermoplastic propellant 5 Extension pipe 6 Child 6a Flow path 7 Heating fluid 9 Heating means 9A Heating pipe 11 Cooling means 11A Cooling pipe

Claims (8)

モータケースを、ケース軸心を中心に回転させながら、軟化してスラリー状となった熱可塑性推進薬を注型管から押し出し、注型管をモータケースに対して相対移動させて、モータケースの内側に、環状の熱可塑性推進薬の層を半径方向に段階的に形成し、
各段の形成において、固化した熱可塑性推進薬の層の内側に次段階の熱可塑性推進薬を形成する、ことを特徴とする固体ロケットモータ推進薬の成形方法。
While rotating the motor case around the case axis, the thermoplastic propellant that has been softened and turned into a slurry is pushed out of the casting tube, and the casting tube is moved relative to the motor case. On the inside, a layer of annular thermoplastic propellant is formed stepwise in the radial direction,
A method for forming a solid rocket motor propellant, characterized in that in the formation of each stage, the next stage thermoplastic propellant is formed inside the solidified thermoplastic propellant layer.
複数段に分けてモータケースに注型された前記熱可塑性推進薬が固化した後、この熱可塑性推進薬に、熱可塑性推進薬の融点以上の温度に加熱された中子を押し込んで所定の内孔形状を成形する、請求項1記載の固体ロケットモータ推進薬の成形方法。   After the thermoplastic propellant cast into the motor case divided into a plurality of stages is solidified, a core heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic propellant is pushed into the thermoplastic propellant to obtain a predetermined inner diameter. The method for forming a solid rocket motor propellant according to claim 1, wherein the hole shape is formed. 前記モータケースは、内径が軸方向に一定の平行部と、該平行部の両端から内径が縮小する一端部及び他端部とから構成されるものであり、
一端部又は他端部に熱可塑性推進薬を注型するときは、平行部から一端部又は他端部に向かう方向に、注型管をモータケースに対して相対移動させながら、熱可塑性推進薬を積み重ねる、請求項1又は2記載の固体ロケットモータ推進薬の成形方法。
The motor case includes a parallel portion having an inner diameter constant in the axial direction, and one end portion and the other end portion whose inner diameter decreases from both ends of the parallel portion,
When casting a thermoplastic propellant at one end or the other end, the thermoplastic propellant is moved relative to the motor case in a direction from the parallel portion toward the one end or the other end. The method for forming a solid rocket motor propellant according to claim 1 or 2, wherein the two are stacked.
前記注型管は出口部が角度調節可能に構成され、熱可塑性推進薬を注ぐ位置に応じて出口部の角度を調節する、請求項3記載の固体ロケットモータ推進薬の成形方法。   4. The method for molding a solid rocket motor propellant according to claim 3, wherein the casting tube is configured such that an outlet portion thereof is adjustable in angle, and an angle of the outlet portion is adjusted in accordance with a position where the thermoplastic propellant is poured. 前記注型管は、先端に延長管を取付け可能に構成され、熱可塑性推進薬を注ぐ位置に応じて長さを調節する、請求項3記載の固体ロケットモータ推進薬の成形方法。   4. The method for molding a solid rocket motor propellant according to claim 3, wherein the casting pipe is configured such that an extension pipe can be attached to a tip, and the length is adjusted according to a position where the thermoplastic propellant is poured. 二段目以降の熱可塑性推進薬を形成するときに、加熱手段により、固化した熱可塑性推進薬の表層部を局部的に加熱して溶融させ、溶融した部分にスラリー状の熱可塑性推進薬を重ねて付着させる、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の固体ロケットモータ推進薬の成形方法。   When forming the second and subsequent thermoplastic propellants, the surface layer of the solidified thermoplastic propellant is locally heated and melted by a heating means, and a slurry-like thermoplastic propellant is added to the melted portion. The method for forming a solid rocket motor propellant according to any one of claims 1 to 5, wherein the solid rocket motor propellant is attached in a stacked manner. 冷却手段により、注型管から押し出されたスラリー状の熱可塑性推進薬を冷却して固化させる、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の固体ロケットモータ推進薬の成形方法。   The method for molding a solid rocket motor propellant according to any one of claims 1 to 6, wherein the slurry-like thermoplastic propellant extruded from the casting tube is cooled and solidified by the cooling means. 二段目以降の熱可塑性推進薬の形成において、一部の段又は各段の熱可塑性推進薬を、その前段階で形成された熱可塑性推進薬とは組成の異なるものとする、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の固体ロケットモータ推進薬の成形方法。 In the formation of the thermoplastic propellant in the second and subsequent stages, the thermoplastic propellant in some or each stage has a composition different from that of the thermoplastic propellant formed in the preceding stage. A method for forming a solid rocket motor propellant according to any one of claims 1 to 7.
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